[发明专利]一种高红外吸收的玻璃纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维的制备方法，特别是涉及一种高红外吸收的玻璃纤维的制备方法。

技术背景

玻璃纤维具有绝缘性好、导热系数低、吸音性能强等优异性能，近年来被广泛地应用于航空航天、军事化工等多个领域。隐身技术作为提高武器系统生存和突防能力、提高总体作战效能的有效手段，受到了世界各军事大国的高度重视，而隐身材料的发展和应用是隐身技术发展的关键因素之一，如何使得玻璃纤维在具有优异保温特性的同时具备红外吸收能力进而作为隐身材料是一个重要的课题。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料，由于具有较好的微波吸收特性而被制备成石墨烯涂层用于改善材料的性能。

申请号为201110001525.3的中国专利公开了一种氧化石墨烯涂覆膜的制备方法：将氧化石墨烯加入水中，边超声处理边搅拌得到氧化石墨烯的胶体悬浮液，其中1mL水中加入1mg氧化石墨烯；通过喷涂或辊压的方式将氧化石墨烯的胶体悬浮液涂覆在通用薄膜表面，干燥后形成氧化石墨烯薄膜，涂覆若干层，待最上面一层氧化石墨烯涂层干燥形成薄膜后，再在最上面一层氧化石墨烯薄膜上覆盖一层通用薄膜，即得到氧化石墨烯涂覆膜。利用本发明方法制备的氧化石墨烯涂覆膜不仅透明性好，安全性高，环保性好，而且具有优异的阻隔性，尤其是对CO₂气体的阻隔性得到极大提高，用于对阻隔性要求较高的食品和药品的包装。

申请号为201210316694.0的中国专利公开了一种碳纤维等离子体处理涂覆纳米石墨烯的表面改性的方法，其特征在于：以纳米石墨烯和碳纤维材料为原料，通过等离子体处理涂覆的方法在碳纤维材料表面涂覆纳米石墨烯涂层制备而成。包括：(1)将纳米石墨烯利用超声波震荡技术配制成有机溶剂或水的0.5～10％溶胶液，(2)将上述石墨烯溶液涂覆在碳纤维的表面，干燥，(3)将上述碳纤维置于等离子体装置上，将等离子体喷射到碳纤维表面，处理功率为100W-1000W，时间为10s-900s，产生表面改性。该方法可以形成高性能的复合材料，进一步提高碳纤维的力学性能、导电性及耐热性。本发明成本低、操作简单、适用性强、处理效果好、不易引起环境污染，适合工业化生产。

现有的大部分专利主要集中在对有机纤维红外吸波材料或是对石墨烯及其复合材料的制备，对于在现有无机纤维材料表面镀石墨烯层，改善纤维的红外吸收特性的相关专利较为少见。若将石墨烯直接涂覆于纤维的表面，则所石墨烯与基体间的结合力较低。故本发明采用化学气相沉积法在无机玻璃纤维表面沉积石墨烯层，石墨烯层均匀致密，与基体之间结合良好，制得的玻璃纤维在具有保温隔音特性的基础上，同时具备良好的红外吸波特性，这一发明可以扩大玻璃纤维的应用领域。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种高红外吸收的玻璃纤维的制备方法，即采用等离子辅助化学气相沉积法制备同时兼具保温隔热和高红外吸收性能的玻璃纤维。

一种高红外吸收的玻璃纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备直径为0.5～10μm的玻璃纤维；

(2)用等离子辅助化学气相沉积法在纤维表面沉积SiC过渡层作为粘结层，沉积条件为源物质为甲烷和四氯化硅的混合物，沉积温度为200～450℃，氩气为稀释气和载气，沉积时间为10～30min；

(3)继续采用等离子辅助化学气相沉积法在纤维表面沉积石墨烯层，在上述步骤下，关掉四氯化硅蒸汽，沉积条件为源物质为甲烷，沉积温度为200～450℃，氩气为稀释气和载气，沉积时间为0.5～2h；

(4)以每秒10～15℃的速度降温，降至室温后取出纤维，得到厚度为400nm～600nm的石墨烯层、厚度为10～100nm的SiC过渡层以及玻璃纤维的复合材料。

本发明的优点：

(1)在沉积石墨烯层之前，首先沉积SiC过渡层，使得石墨烯层与玻璃纤维表层具有很强的粘结性，在急冷急热的条件下不容易发生开裂或者脱落。

(2)以玻璃纤维作为基体，采用化学气相沉积法对纤维表面进行改进，工艺简单，成本较低，工作效率高，可以提高纤维整体的机械性能，扩宽其应用领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1