導(dǎo)電玻璃纖維的制備與性能研究.pdf

1、玻璃纖維因具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、電絕緣、抗化學(xué)腐蝕等優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料已成為玻璃纖維最主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，但樹(shù)脂基體和玻璃纖維的電絕緣性，使玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制備的電子儀器外殼等構(gòu)件極易受到外界電磁信號(hào)的干擾，不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還有可能造成數(shù)據(jù)信息的泄露。通過(guò)現(xiàn)代化學(xué)、物理等方法改性玻璃纖維，制備導(dǎo)電玻璃纖維作為高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電填料材料，將

2、有效解決電磁波污染問(wèn)題?；瘜W(xué)鍍作為材料表面金屬化處理技術(shù)，已經(jīng)成為制備導(dǎo)電玻璃纖維常用技術(shù)之一，但傳統(tǒng)的玻璃纖維化學(xué)鍍技術(shù)因其施鍍過(guò)程中需要對(duì)基體進(jìn)行粗化、敏化、活化處理，不僅工藝復(fù)雜，而且活化過(guò)程需要的重金屬鈀價(jià)格昂貴，同時(shí)產(chǎn)生重金屬離子污染，這都限制了化學(xué)鍍法制備導(dǎo)電玻璃纖維的進(jìn)一步發(fā)展。因此，開(kāi)發(fā)新的、有效的制備導(dǎo)電玻璃纖維的方法具有重要意義。
　　牛血清白蛋白（BSA）是一種兩親性生物蛋白質(zhì)，分子鏈中含有大量的氨基酸殘基，

3、通過(guò)調(diào)節(jié)其親水、疏水基團(tuán)，BSA可以吸附在有機(jī)、無(wú)機(jī)物質(zhì)表面，因此可以用來(lái)改性玻璃纖維。本文利用BSA具有的獨(dú)特性能開(kāi)展了以下工作：首先采用Hummers法制備了具有良好性能、尺寸均勻的氧化石墨材料，通過(guò)將BSA吸附到羥基化處理的玻璃纖維表面上，再根據(jù)BSA和氧化石墨等電點(diǎn)的不同，利用靜電吸附的原理，將氧化石墨包覆到BSA改性的玻璃纖維表面，制備氧化石墨包覆玻璃纖維復(fù)合材料；然后采用氫碘酸還原氧化石墨，得到石墨烯包覆的玻璃纖維導(dǎo)電材料。

4、通過(guò)Raman光譜、SEM、EDS等測(cè)試，證明石墨烯已經(jīng)比較充分的包覆在玻璃纖維表面。制備的玻璃纖維/石墨烯復(fù)合材料電導(dǎo)率達(dá)到4.5S/m，導(dǎo)電玻璃纖維經(jīng)不同程度彎折后，其電導(dǎo)率幾乎沒(méi)有發(fā)生變化，復(fù)合材料在經(jīng)過(guò)120℃、180℃、200℃的熱處理1小時(shí)后，由于石墨烯進(jìn)一步被還原，復(fù)合材料電導(dǎo)率有所提高。將玻璃纖維/石墨烯導(dǎo)電材料接入電路，LED燈可被成功點(diǎn)亮，同時(shí)探討了石墨烯對(duì)導(dǎo)電玻璃纖維力學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　為繼續(xù)提高玻璃纖

5、維的電導(dǎo)率，本文進(jìn)一步嘗試制備銀包覆的玻璃纖維導(dǎo)電材料。
　　采用玻璃纖維單絲實(shí)驗(yàn)裝置拉制直徑在24-25微米的玻璃纖維單絲材料，在pH=8.5的水性環(huán)境下，多巴胺自聚合改性玻璃纖維表面，然后在外加還原劑酒石酸鉀鈉的作用下，制備銀包覆的玻璃纖維導(dǎo)電材料。通過(guò)XPS、SEM、FE-SEM、XRD等表征證明銀顆粒充分包覆在玻璃纖維表面且形成致密的銀顆粒層。采用電化學(xué)工作站測(cè)試玻璃纖維的單絲電導(dǎo)率達(dá)到2.4×106S/m；導(dǎo)電玻璃纖維經(jīng)

6、不同程度彎折后電導(dǎo)率保持不變；多巴胺改性的玻璃纖維經(jīng)超聲3h后制備的鍍銀玻璃纖維導(dǎo)電材料電導(dǎo)率達(dá)到2.0×106S/m；超聲處理銀包覆的玻璃纖維導(dǎo)電材料2h，SEM測(cè)試表明銀顆粒層沒(méi)有脫落，說(shuō)明玻璃纖維和銀顆粒層之間具有良好的結(jié)合力。銀包覆玻璃纖維導(dǎo)電材料經(jīng)過(guò)不同程度彎折及編入織物后，仍可將LED燈點(diǎn)亮，說(shuō)明制備的玻璃纖維導(dǎo)電材料具有良好的柔性，銀導(dǎo)電層的引入沒(méi)有使纖維變的性脆、易斷。
　　以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過(guò)牛血清白蛋白和多巴