一種新型的導電玻璃纖維材料制造技術

本實用新型專利技術涉及一種新型的導電玻璃纖維材料，其特征在于：在玻璃纖維(1)的外表面上設有厚度均勻一致的銻摻雜氧化錫導電溶膠凝膠涂覆層（2）。本實用新型專利技術的導電玻璃纖維材料采用具有優良特性的銻摻雜氧化錫整理劑對玻璃纖維進行整理，因而具有優良的導電性和透明性，且不受氣候環境和使用環境的限制，持久耐用，可以克服鍍金屬導電玻璃纖維所具有的特點，銻摻雜氧化錫能均勻分布在玻璃纖維表面；該導電玻璃纖維的玻璃纖維基底經過前處理后具有很好的鍍層附著力，且涂覆層是具有高導電、淺色透明、耐高溫、優異的抗氧化性以及抗輻射性等優良特性的銻摻雜氧化錫涂膜。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及ー種導電纖維材料，具體為ー種新型的導電玻璃纖維材料。
技術介紹
玻璃纖維是無機非 金屬材料中的ー種新型功能材料和結構材料，它具有不燃性、耐高溫、抗腐蝕、強度高、密度小、吸濕低及延伸小等優良特性，故廣泛應用于傳統エ藝、農業、建筑業、電子、通訊、核能、航空、航天、兵器、艦艇以及海洋開發、遺傳工程等高新科技產業，成為21世紀人類必不可少的可持續發展的高新技術材料；但是玻璃纖維本身呈現電絕緣性，導電性很差；導電玻璃纖維是玻璃鍍層技術與玻璃纖維表面處理技術相結合而開發出來的產品，它是在纖維表面包覆導電性良好的金屬、金屬合金或金屬氧化物而制成的；它具有導電性好、密度小、產品外觀好、能批量生產以及價格便宜等特點；由于這些優良特性，故而導電玻璃纖維可以應用于屏蔽材料、抗靜電復合材料、電熱材料以及隱身復合材料等領域；消除玻璃纖維靜電現象的途徑主要是降低纖維表面電阻率，方法有三種ー是在纖維中混入抗靜電劑，使纖維表面具有吸濕性和離子性，從而提高其導電性而使電荷泄漏；ニ是使材料與導電性介質混合，常用導電介質為炭黑；三是對纖維表面進行改性處理，在纖維表面鍍上ー層薄薄的導電層，以提高導電率；國內對于玻璃纖維抗靜電處理還主要停留在摻雜抗靜電劑與炭黑；加入抗靜電劑處理的玻璃纖維的抗靜電性能對環境濕度比較敏感，即濕度大抗靜電效果好，反之亦反；其次抗靜電性和使用期限有一定的局限性；而摻雜炭黑的玻璃纖維導致制品外觀是黑色的，在注重環境協調的今天，黒色不能讓人賞心悅目是其缺點，同時納米炭黑成本很高，而非納米狀的又不能形成導電回路；鍍金屬導電層的情況下，金屬中導電率較高的有Ag、Cu、Al、Ni，但由于銀將導致鍍膜成本過高所以限制了其應用；鍍銅、鋁纖維具有較好的導電性能，但放置一段時間或經熱處理后其導電性急劇下降；這是由于新制備的銅、鋁鍍層具有較高的表面靜電吸塵性能和氧化性能，容易從周圍環境中吸收雜質或被氧化形成氧化層影響導電性；鍍鎳層不像鍍銅、鋁層容易氧化，但是鎳的電導率較低;總之，鍍金屬的エ藝過程很復雜，并且價格昂貴；同吋，纖維表面鍍上金屬后，經摩擦和洗滌后導電物質也較易剝落，耐磨性和耐洗滌性差，影響了纖維的使用性能；因此，開發ー種能夠消除這些不足的抗靜電方法勢在必行；氧化錫是ー種寬帶η型半導體，具有金紅石結構，禁帶寬為3. 6eV,室溫下的電導率很低，但是可以通過引入摻雜劑來提高電導率；摻雜的氧化錫薄膜是ー種透明的導電薄膜，摻銻ニ氧化錫薄膜由于其具有低電阻率和在可見光范圍內的高透光率而擁有廣闊的應用前景；透明就意味著帶隙寬度大而自由電子少，而導電率高則要求材料的自由電子多，從而不透明；而摻銻ニ氧化錫同時具備了這兩種特性，從而解決了理論和エ藝上的矛盾；在摻銻氧化錫中，銻通常以替位原子的形式代替了錫的位置，可以實現在摻雜沒有引起氧化錫晶體結構變化的條件下，使得銻摻雜氧化錫的電阻率比純氧化錫電阻率低；這是因為雜質銻離子對載流子的散射和晶格缺陷共同引起載流子遷移率變化而形成的；銻摻雜氧化錫是ー種新型的多功能導電粒子，因導電性與化學性質穩定、耐高溫、抗氧化性能好、耐磨、易于分散、高導電、高透明度等優良特性而被廣泛用于抗靜電、防靜電、光電子器件、太陽能電池以及電磁屏蔽領域中；因此，它與傳統導電和抗靜電材料相比擁有許多明顯的優點；在玻璃纖維表面鍍上銻摻雜氧化錫薄膜可以實現耐高溫以及電磁屏蔽并舉，可以在各種極限環境下使用，有利于開發各種產品，改善玻璃纖維的使用性能；對于氧化錫薄膜的制備方法有很多種，如化學沉積法、磁控濺射法、噴霧熱解法、噴涂法、溶膠凝膠法等；這些方法中，溶膠凝膠法是目前受到廣泛重視的ー類方法，因為它是ー種大面積制備氧化錫薄膜的快速而成本低廉的方法，所得到的產品均勻度高、純度好、副反應少、反應過程易于控制、反應溫度低，同時可以在任意的基底上得到性能優良的氧化錫薄膜；早在1997年美國NASA Langley Research Center的Derek D. Hass等人就利用溶膠凝膠エ藝在纖維表面鍍上金屬氧化物薄膜，使得纖維表面具有很好的電磁屏蔽特性；國 內也有關于在玻璃纖維上采用溶膠凝膠法涂覆金屬氧化物的報道；但是關于采用溶膠凝膠法在玻璃纖維上涂覆ATO的國內外未見報道。
技術實現思路
本技術的目的在于提供ー種具有高導電性、高透明度、耐磨性好、穩定的化學性質、耐高溫、抗氧化等特點的ー種新型的導電玻璃纖維材料。為實現上述目的，本技術所采用的技術方案為該導電玻璃纖維材料，包括玻璃纖維，其特征在于在玻璃纖維的外表面上設有銻摻雜氧化錫導電溶膠凝膠涂覆層；本技術與現有技術相比的有益效果與現有技術相比，本技術的導電玻璃纖維材料采用具有優良特性的銻摻雜氧化錫整理劑對玻璃纖維進行整理，因而具有優良的導電性和透明性，且不受氣候環境和使用環境的限制，持久耐用，可以克服鍍金屬導電玻璃纖維所具有的特點，銻摻雜氧化錫能均勻分布在玻璃纖維表面；該導電玻璃纖維的玻璃纖維基底經過前處理后具有很好的鍍層附著力，且涂覆層是具有高導電、淺色透明、耐高溫、優異的抗氧化性以及抗輻射性等優良特性的銻摻雜氧化錫涂膜。附圖說明圖I為本技術剖面圖；圖中I.玻璃纖維，2.銻摻雜氧化錫導電溶膠凝膠涂覆層。具體實施方式以下結合附圖詳細描述本技術的一個實施例如圖I所示，本技術包括玻璃纖維1，在玻璃纖維I的外表面上設有厚度均勻一致的銻摻雜氧化錫導電溶膠凝膠涂覆層2 ；該導電玻璃纖維材料的制備方法，采用以下エ藝步驟第一歩采用玻璃纖維I清洗干燥技術對玻璃纖維I進行前處理先將玻璃纖維I放入丙酮中進行超聲波處理3次，毎次15min，再放入無水こ醇中超聲波處理3次，毎次處理IOmin,最后放入去離子水中超聲波處理2次，每次lOmin，將潔凈的玻璃纖維I放入熱風干燥箱中直至干燥；第二步采用溶膠凝膠法制備銻摻雜氧化錫溶膠，按照0.6-1. lmol/L四氯化錫-乙醇的濃度稱取四氯化錫晶體，本實施例稱取35. 06g四氯化錫晶體溶解在IOOml無水乙醇中超聲震蕩15min，并通過加熱到80°C磁力攪拌2h，直至無色透明溶液，然后放在30°C恒溫水浴鍋中陳化30min，得到穩定的純二氧化錫溶膠；按照1%的摩爾摻雜比稱取O. 228g的三氯化銻溶解在二氧化錫溶膠溶液中，再在80°C下回流2h得到四氯化錫濃度為lmol/L，最后放入30°C恒溫水浴鍋中12h，得到銻摻雜的二氧化錫溶膠；第三步采用提拉浸潰法將玻璃纖維I浸入溶膠溶液5min后，以8cm/s的速率平穩垂直提拉出來；第四步對玻璃纖維I進行干燥以及退火處理將浸潰過的玻璃纖維I放入80°C的干燥箱中30min，最后將玻璃纖維I放入馬弗爐中在450°C溫度下進行熱處理2h，得到導電玻璃纖維材料,并經過SEM分析，表明納米粉體顆粒均勻，呈橢球形，平均粒徑在87 nm左右，團聚較少，分散性較好；同時經過XRD分析，表明該銻摻雜氧化錫薄膜為四方金紅石型結構；通過測得導電玻璃纖維的體積比電阻維持在106Ω ·πι的水平，具有很好的抗靜電性；并且通過對導電玻璃纖維表面進行AFM分析，其表面粗糙度為O. 65nm，表明導電層厚度比較均勻一致；摻雜銻的原理銻離子取代錫離子后，會產生一個正電中心，釋放的電子便是自由電子，當銻離本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型的導電玻璃纖維材料，包括玻璃纖維(1),其特征在于:在玻璃纖維(1)的外表面上設有銻摻雜氧化錫導電溶膠凝膠涂覆層（2）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王瑞，殷翔芝，張淑潔，肖琪，
申請(專利權)人：江蘇雙山集團股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：