[发明专利]导电玻璃纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及导电纤维材料技术领域，具体涉及一种导电玻璃纤维及其制备方法，该导电玻璃纤维为皮芯结构，芯层包括导电材料，皮层包括玻璃纤维。本发明通过溶胶凝胶法制备玻璃纤维前驱体原液和导电材料前驱体原液，再通过同轴静电纺丝制备初生纤维，对初生纤维热处理制备得到导电玻璃纤维，该制备方法使碳材料与玻璃纤维表面结合紧密，使两者相容性好，提高了材料间相互连续性；该制备方法可实现所述导电玻璃纤维的连续化生产，使导电玻璃纤维具有优异的导电性能和抗疲劳性，可长期的保持高导电性能。

技术领域

本发明涉及导电纤维材料技术领域，具体涉及一种导电玻璃纤维及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维具有耐高温、耐腐蚀、拉伸强度高、成本低等优势因而成为抗腐蚀、绝热保温、隔音吸声、阻燃防火等方面的重要材料，在航空航天、汽车工业、电器行业等领域有着重要应用。关于玻璃纤维的研究目前主要还集中在力学性能的增强方面，但随着能源电子、空间技术等领域尖端科学领域的快速发展，材料的电磁性能愈发重要。然而，玻璃纤维自身为一种优异的高频透波材料，尚不具备电磁屏蔽、静电防护等电磁性能，目前，主要通过将玻璃纤维和碳材料复合可以在保留抗腐蚀、密度小、强度高等特性的同时，改变玻璃纤维的导电、吸波透波特性，实现玻璃纤维在天线滤波、飞行器电磁屏蔽以及导电防雷击等方面的应用。以金属镀层为基体的化学镀层是目前导电玻璃纤维制备的主要途径，但金属镀层存在质量重、不耐蚀、抗氧化差、与玻璃纤维界面结合性较弱等先天缺陷。

CN112468638A公开了一种内置天线的玻璃纤维壳体及其制备方法，公开了一种带有连接器、触点结构的多层导电玻璃纤维，其制备工艺首先在第一玻璃纤维层上进行冲孔，形成一个左小右大的沉头孔，将铆钉自右向左插设在第一玻璃纤维层的沉头孔内，利用挤压设备处理，其次将金属颗粒或粉末经金属喷涂技术喷涂在处理层上形成导电纤维层，厚度均为0.02-0.5mm。

CN112010572A公开了一种导电玻璃纤维及其制备方法，公开了一种利用金属铜层与基体之间聚单宁酸分子的“桥接”作用，在玻璃纤维表面制备金属铜层的方法，其制备工艺为将玻璃纤维分散至含单宁酸的缓冲溶液中，在玻璃纤维表面沉积形成聚单宁酸功能涂层；Ag+络合在其表面，在络合Ag+的同时利用此银纳米粒子的自催化作用，将Cu²⁺还原，从而在玻璃纤维表面形成连续致密牢固的导电铜层，电阻率为0.2-0.9Ω·cm,电阻率变化≤20％。

上述发明专利所公开的导电纤维中，以金属镀层为基体的化学镀层是目前导电玻璃纤维制备的主要途径，但金属镀层有质量重、不耐蚀、抗氧化差、与玻璃纤维界面结合性较弱等先天缺陷；近年来，碳纳米材料因其导电性能优异，逐渐成为新型功能化材料赋予玻璃纤维导电功能，例如CN111593558A公开了一种石墨烯型导电皮芯纤维及其制备方法，公开了一种皮层为石墨烯、碳纳米管等材料，芯层为树脂的皮芯结构导电纤维，其制备工艺首先将石墨烯分散液连续涂覆于皮芯纤维表面，并采用热压法将石墨烯粘附于皮芯纤维表面，得到石墨烯型导电皮芯纤维，导电纤维的电阻率为10-3-10-1Ω·m(20℃)针织物电导率最佳值为13.20S/m(20℃)。虽然纳米碳材料相比于金属镀层具有质量轻、耐腐蚀、涂层更加致密、环境污染小等优势，但难以制备连续、致密、沿纤维轴向方向的涂层，如何保证材料间的相互连续是提高纤维导电性的关键问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有导电玻璃纤维碳材料与玻璃纤维界面相容性差以及碳材料与玻璃纤维难以制备连续、致密、沿纤维轴向方向的涂层的问题，提供一种导电玻璃纤维，该导电玻璃纤维为皮芯结构；该导电玻璃纤维具有优异的导电性能和抗疲劳性，可长期的保持高导电性能，且可实现连续化生产。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种导电玻璃纤维，该导电玻璃纤维为皮芯结构，芯层包括导电材料，皮层为绝缘玻璃纤维。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种所述的导电玻璃纤维的制备方法，该方法包括：