[发明专利]一种玻璃纤维表面铜/锌涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维表面金属化工艺，涉及到化学镀以及电镀技术；具体指一种玻璃纤维表面铜/锌涂层的制备方法。属于复合玻璃纤维材料制备技术领域。

背景技术

玻璃纤维性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几微米到二十几微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。

镀金属玻璃纤维是以玻璃纤维为基材，在其表面镀敷以金属，因而镀金属玻璃纤维是一种复合材料，它使玻璃纤维由绝缘体变为导电体，由热的不良导体为导体，从而使其成为性能优良而稳定的电磁屏蔽材料、抗静电材料、导热材料、低温电阻发热材料等等，使之有效地进入它本来无法进入的应用领域。镀金属玻璃纤维相对于玻璃纤维本身而言，应用领域得到了极大拓展，如中国建筑材料科学研究总院的学者研究表明，镀铝玻璃纤维复合材料具有良好的电磁屏蔽性能（徐铭、马眷荣、鲍红权，镀铝玻纤复合材料电磁屏蔽性能探讨，安全与电磁兼容2011，（2）：66-68）；中南大学学者制备了以镀银玻璃纤维为填料的导电胶，取得了良好的效果（曹鼎，李芝华、孙健，化学镀银玻璃纤维，稀有金属材料与工程2009，38（4）：748-752）。锌镀层具有良好的抗腐蚀性、机械性能和抗电磁场性能，其不可替代的特点使得镀锌玻璃纤维拥有广泛的应用前景，有望在机械制造、电子信息、生物医学、国防科技等领域发挥巨大作用。

美、英、德、日本等国家，都在研究开发镀金属玻璃纤维。对于镀金属玻璃纤维的研究，采用热浸镀法、表面张力法等方法制备镀铝玻璃纤维的研究较为成熟（牛继涛，镀铝玻璃纤维工艺的探讨，光电对抗与无源干扰2002(1)：20-23），也有部分针对镍、铜、银及各种合金镀层制备方法的研究（李芝华，曹鼎，孙健，化学镀银玻璃纤维，稀有金属材料与工程2009,38(4)：748-752），此外,在光纤表面化学镀镍，以此为基础电镀金的制备方法也有报道（旷戈，张济宇，钟辉，光纤表面金属化工艺研究，电镀与环保2004，24（2）：32-34）。由于铝很软，涂覆上铝的玻璃丝延展性会守到不良影响，由于锌具有优异的物理和化学特性，选择在玻璃纤维上制备锌涂层。对于玻璃纤维表面锌涂层的制备，比较简便的方法是热镀法，锌的熔点是420℃，在金属中相对较低，玻璃纤维的软化温度约为1000℃，理论上热镀的方法是可行的。参照我国热镀铝工艺，有森吉米尔法和熔剂法，森吉米尔法这种工艺的特点是自动化程度和生产效率高,产品处理稳定,但设备投资较大,工艺复杂；熔剂法具有设备投资少,操作简单,生产灵活的特点,但是由于技术保密,有关助镀剂等关键环节均未给出详细报道（郭旭侠,资文华,丑修建,热浸镀铝工艺及镀层分析，昆明理工大学学报2004，29（2）：19-22）。

考虑到锌的密度大于铝的密度，热镀工艺制备的涂层厚度厚，纯度不够，只有将涂层厚度降低才能使涂覆了锌涂层的玻璃纤维具有更广阔的利用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺成本低、易于实现，制备的锌涂层性能优异的玻璃纤维表面铜/锌涂层的制备方法。

本发明一种玻璃纤维表面铜/锌涂层的制备方法，包括下述步骤：

第一步：玻璃纤维表面预处理

将玻璃纤维表面进行去油、粗化、敏化、活化、还原预处理；

所述表面除油是将玻璃纤维在300-600℃下保温10-60h后，用丙酮溶液浸泡30-60h，然后，置于无水乙醇中超声震动5-30min，再用蒸馏水洗净；

所述粗化是将除油后的玻璃纤维放入粗化液中，在超声波水浴环境下处理5-30min后用蒸馏水洗净并于40-120℃烘干10-90min；粗化液是在100ml蒸馏水中加入30-40ml氢氟酸及1g-10g氟化铵制备而成；

所述敏化是将已粗化的玻璃纤维浸入敏化液5-30min，取出浸入蒸馏水0.5-20min；敏化液是将1-20g SnCl₂溶解在1-50ml浓盐酸中，然后用蒸馏水稀释到50-500ml配置而成；

所述活化是将已敏化的玻璃纤维浸入氯化钯溶液中活化5-30min；PdCl₂溶液是将0.1-10g Pd溶解于1-20ml浓盐酸中，然后用蒸馏水稀释到50-500ml配置而成；