Mn/Co掺杂及表面镀银对玻璃纤维性能的影响
玻璃纤维是一种一维的硅酸盐无机材料,具有不燃性、耐高温、抗腐蚀、高强度等一系列优异性能,广泛地应用于复合材料的增强材料;遍及航空航天、通讯、船舶、汽车、建筑、信息、电工电子等诸多高新技术领域,在国民经济建设中发挥着非常重要的作用。<br>  目前,我国玻璃纤维产量位居世界第一,但是国内玻纤企业产品颜色比较单一,而且特种玻璃纤维产品性能与国外差距较大;其复合材料制品也以无色透明,色调单一为主,并且不具有电磁屏蔽效果。为了改善玻璃纤维的外观性能,满足市场需求,扩大产品的应用范围,研制开发功能化的玻璃纤维产品具有重要意义。<br>  本文...
玻璃纤维是一种一维的硅酸盐无机材料,具有不燃性、耐高温、抗腐蚀、高强度等一系列优异性能,广泛地应用于复合材料的增强材料;遍及航空航天、通讯、船舶、汽车、建筑、信息、电工电子等诸多高新技术领域,在国民经济建设中发挥着非常重要的作用。
  目前,我国玻璃纤维产量位居世界第一,但是国内玻纤企业产品颜色比较单一,而且特种玻璃纤维产品性能与国外差距较大;其复合材料制品也以无色透明,色调单一为主,并且不具有电磁屏蔽效果。为了改善玻璃纤维的外观性能,满足市场需求,扩大产品的应用范围,研制开发功能化的玻璃纤维产品具有重要意义。
  本文在玻璃纤维的配方中添加着色剂,通过配料、熔融、淬火、拉丝等工艺制备得到表面着色的玻璃纤维。研究了着色剂引入量、纤维直径、熔制工艺制度对着色玻璃纤维光学性能的影响。在此基础上进一步研究了表面改性及涂覆工艺对玻璃纤维性能的影响。
  通过掺杂4~16wt.%的MnO2,高温熔融制备玻璃纤维,通过紫外可见光分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、同步热分析仪等对样品进行表征,结果表明:该玻璃纤维拉丝温度为1280℃~1300℃;当MnO2含量增加时强度先增加后降低,在12wt.%时强度最高为3.34cN/dtex。着色纤维表面反射率会随着MnO2含量的增加、纤维直径的增大逐渐的减小;也会随着温度的升高反射率先减小后增加,1500℃时纤维的反射率最小;从光谱及CIE图上可以看出纤维的颜色是棕色。Mn离子掺杂的玻璃纤维具有较好的耐温色牢度,可以满足制备复合材料的要求。
  本文还探讨了Co掺杂对玻璃纤维性能的影响,通过添加0~1wt.%的Co2O3熔融制备玻璃纤维进行表征,结果表明:该纤维拉丝温度为1300℃~1320℃;当Co2O3含量增加时玻璃纤维的拉伸强度一直增大,在1wt.%时达到2.11cN/dtex。着色玻璃纤维表面反射率会随着Co2O3含量的增加、纤维直径的变大、温度的升高会逐渐的减小;CIE图表明玻璃纤维的颜色是蓝色。该着色玻璃纤维具有很好的耐温色牢度。
  为进一步满足玻璃纤维在电子工业的应用,本文还研究了KH580表面改性及涂覆工艺对玻璃纤维性能的影响。用化学镀的方法在玻璃纤维表面镀覆一层致密的金属银颗粒,成功制备银金属化的导电玻璃纤维。在外加还原剂的辅助下,玻璃纤维表面的银离子得到充分的还原,制备的导电玻璃纤维导电性良好;当KH580浓度为2%、改性时间120min、硝酸银浓度为15g/L、葡萄糖浓度为23.8g/L、化学镀温度为50℃、化学镀时间为70min;其单丝电阻率达到7.2×10-7Ωm。SEM和XRD结果表明玻璃纤维表面形成了均匀致密的金属银颗粒镀层,而且该镀层与玻璃纤维具有良好的结合力。
展开
作者: 李金龙
学科专业: 材料物理与化学
授予学位: 硕士
学位授予单位: 东华大学
导师姓名: 汪庆卫
学位年度: 2016
语 种: chi
分类号: TQ171.776
在线出版日期: 2016年8月3日