导电玻璃纤维的制备与性能研究

发布时间：2018-03-04 15:33

本文选题：玻璃纤维　切入点：牛血清白蛋白　出处：《东华大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：玻璃纤维因具有高强度、高模量、耐高温、电绝缘、抗化学腐蚀等优良的物理、化学性能，因而在国民经济中的许多领域得到广泛的应用。近年来，玻璃纤维增强树脂基复合材料已成为玻璃纤维最主要的应用领域之一，但树脂基体和玻璃纤维的电绝缘性，使玻璃纤维增强复合材料制备的电子仪器外壳等构件极易受到外界电磁信号的干扰，不仅影响设备的正常运转，还有可能造成数据信息的泄露。通过现代化学、物理等方法改性玻璃纤维，制备导电玻璃纤维作为高分子复合材料的导电填料材料，将有效解决电磁波污染问题。化学镀作为材料表面金属化处理技术，已经成为制备导电玻璃纤维常用技术之一，但传统的玻璃纤维化学镀技术因其施镀过程中需要对基体进行粗化、敏化、活化处理，不仅工艺复杂，而且活化过程需要的重金属钯价格昂贵，同时产生重金属离子污染，这都限制了化学镀法制备导电玻璃纤维的进一步发展。因此，开发新的、有效的制备导电玻璃纤维的方法具有重要意义。牛血清白蛋白（BSA）是一种两亲性生物蛋白质，分子链中含有大量的氨基酸残基，通过调节其亲水、疏水基团，BSA可以吸附在有机、无机物质表面，因此可以用来改性玻璃纤维。本文利用BSA具有的独特性能开展了以下工作：首先采用Hummers法制备了具有良好性能、尺寸均匀的氧化石墨材料，通过将BSA吸附到羟基化处理的玻璃纤维表面上，再根据BSA和氧化石墨等电点的不同，利用静电吸附的原理，将氧化石墨包覆到BSA改性的玻璃纤维表面，制备氧化石墨包覆玻璃纤维复合材料；然后采用氢碘酸还原氧化石墨，得到石墨烯包覆的玻璃纤维导电材料。通过Raman光谱、SEM、EDS等测试，证明石墨烯已经比较充分的包覆在玻璃纤维表面。制备的玻璃纤维/石墨烯复合材料电导率达到4.5S/m，导电玻璃纤维经不同程度弯折后，其电导率几乎没有发生变化，复合材料在经过120℃、180℃、200℃的热处理1小时后，由于石墨烯进一步被还原，复合材料电导率有所提高。将玻璃纤维/石墨烯导电材料接入电路，LED灯可被成功点亮，同时探讨了石墨烯对导电玻璃纤维力学性能的影响规律。为继续提高玻璃纤维的电导率，本文进一步尝试制备银包覆的玻璃纤维导电材料。采用玻璃纤维单丝实验装置拉制直径在24-25微米的玻璃纤维单丝材料，在pH=8.5的水性环境下，多巴胺自聚合改性玻璃纤维表面，然后在外加还原剂酒石酸钾钠的作用下，制备银包覆的玻璃纤维导电材料。通过XPS、SEM、FE-SEM、XRD等表征证明银颗粒充分包覆在玻璃纤维表面且形成致密的银颗粒层。采用电化学工作站测试玻璃纤维的单丝电导率达到2.4×106S/m；导电玻璃纤维经不同程度弯折后电导率保持不变；多巴胺改性的玻璃纤维经超声3h后制备的镀银玻璃纤维导电材料电导率达到2.0×106S/m；超声处理银包覆的玻璃纤维导电材料2h，SEM测试表明银颗粒层没有脱落，，说明玻璃纤维和银颗粒层之间具有良好的结合力。银包覆玻璃纤维导电材料经过不同程度弯折及编入织物后，仍可将LED灯点亮，说明制备的玻璃纤维导电材料具有良好的柔性，银导电层的引入没有使纤维变的性脆、易断。以上实验结果表明：通过牛血清白蛋白和多巴胺修饰玻璃纤维，可以使石墨烯和银颗粒有效的包覆在玻璃纤维表面，获得性能良好的导电玻璃纤维材料。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ171.777

【参考文献】