[发明专利]一种负载银/二氧化钛复合玻璃纤及其维制备方法

说明书

本发明公开了一种负载银/二氧化钛复合玻璃纤及其维制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）制备玻璃纤维；（2）玻璃纤维预处理；（3）制备负载银的玻璃纤维；（4）涂覆多孔石墨烯；（5）制备负载银/二氧化钛的玻璃纤维。该复合玻璃纤维的力学性能更加优异，可大幅度提高材料的强度和韧性，由于银和二氧化钛的抗菌特性使得复合材料拥有优良的抗菌性能。另外，本发明的方法工艺简单，成本低廉，实用性好。

技术领域

本发明涉及了复合材料技术领域，特别是涉及了一种负载银/二氧化钛复合玻璃纤及其维制备方法。

背景技术

玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass）是一种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。它一般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，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，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。

石墨烯作为碳的同素异形体，是碳原子按 sp2轨道杂化形成的具有蜂窝状结构的单层二维晶体材料，石墨烯具有的良好的机械性能、化学稳定性等也将在复合材料等领域有着广阔的应用前景。

目前，虽然有将石墨烯涂覆在玻璃纤维表面上以增强玻璃纤维的物理性能，但是改善效果并不是很理想，还有待进一步增强。而且，现在已有报道通过在玻璃纤维表面添加纳米银从而赋予玻璃纤维以抗菌性能，可应用于过滤纸以及树脂等使其具有抗菌特性；但是纳米银呈颗粒状，往往只能聚集在玻璃纤维的特定部位，无法均匀分布在表面，从而影响的抗菌效果；另一方面，纳米银与玻璃纤维无法紧密结合（特别是当纳米银颗粒含量增加时，容易发生团聚现象），在使用过程中容易脱落，从而影响使用寿命及抗菌效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种具有持久抗菌性能的高强度和高韧性的负载银/二氧化钛复合玻璃纤维。本发明还提供了一种所述负载银/二氧化钛复合玻璃纤维制备方法。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种负载银/二氧化钛复合玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备玻璃纤维：将50~55% SiO2、10~15%B2O3、5~10%Na2O、10~15%Al2O3和15~20%CaO粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维；

（2）玻璃纤维预处理：取5~50份玻璃纤维分相后，在100ml浓度为1mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入5ml浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；

（3）称取石墨烯量子点（粒径约2~5nm）配制成浓度为0.1~1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）50~60ml石墨烯量子点分散溶液，加入到浓度为0.01~0.03mol/L硝酸银溶液，控制反应温度为45~60℃，滴加浓度为0.1～0.8mol/L二水合柠檬酸三钠，继续超声搅拌60~120min；滴加10~20ml石墨烯量子点分散溶液；将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍30~60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；石墨烯量子点分散液、硝酸银溶液与二水合柠檬酸三钠的体积比为3~4:2~3：1~2；