[发明专利]一种导电玻璃纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种导电玻璃纤维及其制备方法，具体制备过程为在缓冲溶液中加入单宁酸，快速搅拌溶解，再将玻璃纤维分散至含单宁酸的缓冲溶液中，通过单宁酸的自身氧化在玻璃纤维表面沉积形成聚单宁酸功能涂层；然后利用单宁酸独特的分子结构，将Ag⁺络合在其表面，并利用单宁酸分子中酚羟基的自我还原能力，在络合Ag⁺的同时能将其原位还原为银纳米粒子，最后利用此银纳米粒子的自催化作用，将Cu²⁺还原，从而在玻璃纤维表面形成连续致密牢固的导电铜层；本发明所述制备方法过程简便，对环境无污染，绿色环保，可用于制备导电导热涂层、电磁屏蔽涂料和吸波材料等；本发明制备的导电玻璃纤维具有导电性能好、粘附性高和抗氧化性好等特点。

【技术领域】

本发明涉及导电复合材料技术领域，具体涉及一种导电玻璃纤维及其制备方法。

【背景技术】

导电玻璃纤维是以玻璃纤维为基材，在其表面沉积一层金属制备而成的一类重要电磁屏蔽导电填料，它既保留了玻璃纤维优异的物化特性，又赋予优异的导电性和化学稳定性，具有伸长率小，比表面积大，耐腐蚀好和抗拉强度高等优良特性，因而成为近年来材料科学和工程技术领域的研究热点。

由于化学镀工艺对设备要求低、操作简便，并且可以在非导体基体上进行金属导电层的沉积，因此而得到广大科研工作者的普遍重视，是目前在玻璃纤维等基体表面制备金属镀层最为常用的方法。Huang等将玻璃纤维经过丙酮、乙醇洗涤和氢氟酸刻蚀后，再经正硅酸四乙酯溶液表面功能化处理，最后加入银氨溶液进行银层沉积，制备了银包覆的玻璃纤维，经四探针法测试体积电阻最低为1.56×10³Ω/cm²(Applied Surface Science,2012,258(7),2246-2254)。Zhang将玻璃纤维经过高锰酸钾、浓硫酸粗化，氯化亚锡敏化、氯化钯活化预处理后，再经过硫酸铜、水合肼、柠檬酸钠混合浴液处理后，即可得到电阻率为8.62×10^-4Ω·cm的金属铜负载的玻璃纤维(MicroNano Letters,2014,9(2):83-86)。但是这些方法经过繁杂的预处理、制作过程过于繁琐；更为严重的是金属镀层与玻璃基底之间的界面粘附力不够稳定，在很大程度上影响了导电玻璃纤维在电磁屏蔽材料中的应用。为了解决上述问题，许春花等采用多巴胺对玻璃纤维基体表面进行改性，聚多巴胺与基体之间可以形成较强的粘结性能以及对金属离子的吸附能力，利用化学镀在聚多巴胺功能化改性的基体表面原位化学还原银层，制备界面粘附强的导电玻璃纤维(Journal of TheElectrochemical Society,2012,159,217)。然而，这一方法的突出缺点是，制备工艺中必需的多巴胺和银源价格昂贵，导致制备成本非常高，使得这类方法难以在电磁屏蔽材料中展开应用。

单宁酸作为一种植物多元酚类化合物，具有价格低廉、来源广泛和生物相容性好等突出优点；同时鉴于单宁酸分子中的邻苯二酚基团超强界面粘附力，能够在各种基质表面氧化自聚合形成聚单宁酸功能层，可以与各种材料表面形成超强的结合力，使其在大多数环境中都能表现出超强的粘附力和长期的稳定性；而且单宁酸分子中的邻苯二酚基团还能够吸附络合各种金属离子，进而将金属离子原位还原为金属单质，通过聚单宁酸分子的“桥接”作用可以制备界面粘附超高的表面金属化复合导电材料。

【发明内容】

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于，提供一种导电玻璃纤维及其制备方法，所述方法是利用金属铜层与基体之间聚单宁酸分子的“桥接”作用，在玻璃纤维表面制备界面结合力强的均匀致密的金属铜层。

本发明采用如下技术方案：一种导电玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)将单宁酸溶于缓冲溶液中，制备含单宁酸的缓冲溶液；

(2)将玻璃纤维(GF)置于步骤(1)制备的含单宁酸的缓冲溶液中进行聚合反应，制备表面包覆有聚单宁酸功能涂层的第一玻璃纤维(GF@TA)；