[發明專利]一種玻璃纖維表面銅/鋅涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201210171488.5
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102701603A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 杜作娟;黃小忠;王竹;程勇;周珊;周丁;曹偉華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C03C25/12
• 分類號: C03C25/12;C03C25/46;C23C28/02;C23C18/40;C25D3/38
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種玻璃纖維表面金屬化工藝，涉及到化學鍍以及電鍍技術；具體指一種玻璃纖維表面銅/鋅涂層的制備方法。屬于復合玻璃纖維材料制備技術領域。

背景技術

玻璃纖維性能優異的無機非金屬材料，種類繁多，優點是絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好、機械強度高，但缺點是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾微米到二十幾微米，相當于一根頭發絲的1/20-1/5，每束纖維原絲都由數百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復合材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國民經濟各個領域。

鍍金屬玻璃纖維是以玻璃纖維為基材，在其表面鍍敷以金屬，因而鍍金屬玻璃纖維是一種復合材料，它使玻璃纖維由絕緣體變為導電體，由熱的不良導體為導體，從而使其成為性能優良而穩定的電磁屏蔽材料、抗靜電材料、導熱材料、低溫電阻發熱材料等等，使之有效地進入它本來無法進入的應用領域。鍍金屬玻璃纖維相對于玻璃纖維本身而言，應用領域得到了極大拓展，如中國建筑材料科學研究總院的學者研究表明，鍍鋁玻璃纖維復合材料具有良好的電磁屏蔽性能（徐銘、馬眷榮、鮑紅權，鍍鋁玻纖復合材料電磁屏蔽性能探討，安全與電磁兼容2011，（2）：66-68）；中南大學學者制備了以鍍銀玻璃纖維為填料的導電膠，取得了良好的效果（曹鼎，李芝華、孫健，化學鍍銀玻璃纖維，稀有金屬材料與工程2009，38（4）：748-752）。鋅鍍層具有良好的抗腐蝕性、機械性能和抗電磁場性能，其不可替代的特點使得鍍鋅玻璃纖維擁有廣泛的應用前景，有望在機械制造、電子信息、生物醫學、國防科技等領域發揮巨大作用。

美、英、德、日本等國家，都在研究開發鍍金屬玻璃纖維。對于鍍金屬玻璃纖維的研究，采用熱浸鍍法、表面張力法等方法制備鍍鋁玻璃纖維的研究較為成熟（牛繼濤，鍍鋁玻璃纖維工藝的探討，光電對抗與無源干擾2002(1)：20-23），也有部分針對鎳、銅、銀及各種合金鍍層制備方法的研究（李芝華，曹鼎，孫健，化學鍍銀玻璃纖維，稀有金屬材料與工程2009,38(4)：748-752），此外,在光纖表面化學鍍鎳，以此為基礎電鍍金的制備方法也有報道（曠戈，張濟宇，鐘輝，光纖表面金屬化工藝研究，電鍍與環保2004，24（2）：32-34）。由于鋁很軟，涂覆上鋁的玻璃絲延展性會守到不良影響，由于鋅具有優異的物理和化學特性，選擇在玻璃纖維上制備鋅涂層。對于玻璃纖維表面鋅涂層的制備，比較簡便的方法是熱鍍法，鋅的熔點是420℃，在金屬中相對較低，玻璃纖維的軟化溫度約為1000℃，理論上熱鍍的方法是可行的。參照我國熱鍍鋁工藝，有森吉米爾法和熔劑法，森吉米爾法這種工藝的特點是自動化程度和生產效率高,產品處理穩定,但設備投資較大,工藝復雜；熔劑法具有設備投資少,操作簡單,生產靈活的特點,但是由于技術保密,有關助鍍劑等關鍵環節均未給出詳細報道（郭旭俠,資文華,丑修建,熱浸鍍鋁工藝及鍍層分析，昆明理工大學學報2004，29（2）：19-22）。

考慮到鋅的密度大于鋁的密度，熱鍍工藝制備的涂層厚度厚，純度不夠，只有將涂層厚度降低才能使涂覆了鋅涂層的玻璃纖維具有更廣闊的利用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝成本低、易于實現，制備的鋅涂層性能優異的玻璃纖維表面銅/鋅涂層的制備方法。

本發明一種玻璃纖維表面銅/鋅涂層的制備方法，包括下述步驟：

第一步：玻璃纖維表面預處理

將玻璃纖維表面進行去油、粗化、敏化、活化、還原預處理；

所述表面除油是將玻璃纖維在300-600℃下保溫10-60h后，用丙酮溶液浸泡30-60h，然后，置于無水乙醇中超聲震動5-30min，再用蒸餾水洗凈；

所述粗化是將除油后的玻璃纖維放入粗化液中，在超聲波水浴環境下處理5-30min后用蒸餾水洗凈并于40-120℃烘干10-90min；粗化液是在100ml蒸餾水中加入30-40ml氫氟酸及1g-10g氟化銨制備而成；

所述敏化是將已粗化的玻璃纖維浸入敏化液5-30min，取出浸入蒸餾水0.5-20min；敏化液是將1-20g?SnCl₂溶解在1-50ml濃鹽酸中，然后用蒸餾水稀釋到50-500ml配置而成；

所述活化是將已敏化的玻璃纖維浸入氯化鈀溶液中活化5-30min；PdCl₂溶液是將0.1-10g?Pd溶解于1-20ml濃鹽酸中，然后用蒸餾水稀釋到50-500ml配置而成；