[發明專利]一種以硫化亞銅為導電層的玻璃導電纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201610209925.6
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105800963B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 趙金安;胡繼勇;張軍帥;陳樹芳
• 申請（專利權）人: 河南城建學院
• 主分類號: C03C25/42
• 分類號: C03C25/42;C03C25/66;C03C25/16
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 張真真

技術領域

本發明屬于復合導電纖維制備領域，特別涉及一種以硫化亞銅為導電層的玻璃導電纖維的制備方法。

背景技術

玻璃纖維呈現出一系列的優異特性使得其成為電子、電氣、化工、冶金、建筑、交通、環境保護、國防等行業必不可少的原材料，因此，玻璃纖維日益受到人們的重視。近年來，隨著新能源技術、光伏技術的發展，人們開始以電絕緣性的玻璃作為基底、制備新型功能材料的納米薄膜，用于光、電催化反應以及光電轉化等。

導電玻璃纖維是在玻璃纖維表面涂覆一層導電層，使其具有優越的導電性。使玻璃纖維具有一定導電性的途徑主要是降低纖維表面電阻率，方法有三種：一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；二是使材料與導電性介質混合，常用導電介質為碳黑。三是對纖維表面進行改性處理，在纖維表面鍍上一層薄薄的金屬，以提高導電率。國內對于玻璃纖維導電性處理還主要停留在摻雜抗靜電劑與碳黑。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。而碳黑容易脫落，手感不好，在纖維表面分布不均勻。化學鍍作為材料表面金屬化處理技術，已經成為制備導電玻璃纖維常用的技術之一，但是傳統的玻璃纖維化學鍍因其施鍍過程中需要對基體進行粗花、敏化、活化處理，不僅工藝復雜，而且活化過程中需要的重金屬鈀價格昂貴，這些都限制了化學鍍法制備導電玻璃的進一步發展。因此，開發新的、有效的制備導電玻璃纖維的方法具有重要的意義。

金屬硫化物在光學、光電化學、催化、環保等方面都具有特殊的性能。它們具有良好的化學和熱穩定性，是一種良好的光電材料。利用金屬硫化物的特性來生產導電纖維的方法在目前應用最多是纖維表面化學反應法，這種方法主要通過化學處理, 即通過反應液的浸漬, 在纖維表面產生吸附, 然后通過化學反應使金屬硫化物覆蓋在纖維表面。此方法優點在于工藝簡單、成本較低，而且對纖維的強度、柔軟性、滑爽性等損傷較少。在20世紀80年代, 日本就研制成這類導電纖維。有人還專門對導電成分及導電機理進行了研究, 如日本研制的表面覆蓋銅的硫化物的導電腈綸, 是先將腈綸在含銅離子溶液中處理, 然后在還原劑中處理, 纖維上的Cu²⁺變成Cu⁺與-CN絡合, 進一步形成銅的硫化物的導電性物質。由于這些導電物質在纖維結構上形成了網絡, 故導電性能很好。國內專利87104625.3、201510188325.1、200810084225.4等都是采用這種方法生產導電纖維的。由于聚丙烯腈纖維上的氰基能與銅離子產生絡合, 使纖維具有導電性；普通的玻璃纖維表面缺乏與銅離子絡合的基團,導電物質就無法與纖維發生絡合, 因此影響了纖維對金屬硫合物的吸附和吸附牢度, 故無法制得導電性能優良的纖維。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明將提供一種以硫化亞銅為導電層的玻璃導電纖維的制備方法。該方法首先將清洗干凈的玻璃纖維經過鹽酸溶液羥基化處理，然后采用絲素蛋白水溶液浸泡玻璃纖維并采用戊二醛進行交聯，使玻璃纖維表面形成牢固的絲素蛋白層，最后使用五水硫酸銅和硫代硫酸鈉為原料，采用化學反應法在玻璃纖維的表面生成硫化亞銅。該方法有效提高了金屬硫化物在玻璃纖維纖維表面的吸附，界面粘結性強，具有制備工藝條件容易實現、節約成本、纖維導電性能優良等優點。

本發明的以硫化亞銅為導電層的玻璃導電纖維的制備方法，具體包括如下步驟：

（1）玻璃纖維的鹽酸預處理：將清洗干凈的無堿玻璃纖維浸入到鹽酸水溶液中，在20℃～50℃的條件下浸泡0.5～2小時，浸泡完畢后，用水充分漂洗、干燥后得到羥基化的玻璃纖維；

（2）玻璃纖維表面的絲素蛋白修飾：將步驟（1）得到的羥基化的玻璃纖維浸入絲素蛋白水溶液中，在30℃～60℃的條件下浸泡1～3小時，浸泡完畢取出后浸入戊二醛溶液中，在30℃～50℃的條件下浸泡0.5～2小時，取出后用水充分漂洗、干燥后得到絲素蛋白表面修飾的玻璃纖維；

（3）硫化亞銅導電層在玻璃纖維表面的形成：將步驟（2）得到的絲素蛋白表面修飾的玻璃纖維置于五水硫酸銅水溶液中，在20℃～60℃的條件下浸泡5～30分鐘后，加入硫代硫酸鈉水溶液，升溫至75℃～85℃反應0.3～1.5小時，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到復合導電纖維。

所述步驟（1）中鹽酸水溶液的濃度為1mol/L～3mol/L。

所述步驟（2）中絲素蛋白水溶液的質量濃度為2%～8%。

所述步驟（2）中戊二醛溶液的質量濃度為0.05%～1%。