高导电镀银玻璃纤维的制备与性能研究

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电磁屏蔽材料在防止电磁波泄漏、污染和干扰等方面具有至关重要的作用。常见的电磁屏蔽材料是通过将具有导电性的填料与基体复合制得的。目前常用的导电填料是通过在微粒表面镀金属制备而成的。为了提高金属与微粒的附着力,需要对微粒表面进行化学修饰。多巴胺修饰法是一种高效、便捷和环境友好的方法,可以提高基体与银的界面粘附力。这是由于多巴胺分子中含有的邻苯二羟基结构赋予了其良好的粘附性。然而,多巴胺价格高,反应时间长。邻苯二酚和多胺可以弥补多巴胺的缺陷。这种修饰方法不仅成本低,而且反应速度快,适用于工业化大批量生产。单宁酸来源于天然植物,可以与铁离子(Fe3+)发生螯合反应沉积在基体表面,使表面具有粘附性。本论文采用酚胺修饰方法和单宁酸修饰方法来改性玻璃纤维(GF)表面,通过化学镀制备高导电玻璃纤维/银复合材料。主要工作如下:(1)采用聚(邻苯二酚/多胺)(PCPA)表面改性和化学镀银制备了具有高导电性的镀银玻璃纤维(GF/PCPA/Ag),研究了邻苯二酚与多胺(四乙烯五胺)的摩尔比与导电性的关系。采用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对GF表面的PCPA和GF/PCPA/Ag表面的银层进行了研究,发现GF表面形成了连续、均匀、致密的银层。高温热处理后GF/PCPA/Ag的银层的粗糙度降低,导电性提高,最佳热处理温度及时间分别为500℃和0.5 h。最后,将GF/PCPA/Ag与硅橡胶复合,得到了电导率为150 S/cm的复合材料。这些结果表明GF/PCPA/Ag可作为高导电填料,在电磁屏蔽材料中具有良好的应用前景。(2)利用单宁酸(TA)与铁离子(Fe3+)的快速螯合作用进行GF表面改性,之后再进行化学镀银制备了玻璃纤维/银高导电材料。将制备的玻璃纤维/银高导电材料进行了SEM、EDS、XPS和电导率的表征,证明TA-Fe3+螯合体系和银成功地包覆在GF表面。所制备的玻璃纤维/银高导电材料具有高导电性,纤维的高长径比可以形成搭接效应,降低电磁屏蔽材料的逾渗值,减少填料用量,在电磁屏蔽材料中具有潜在的应用。
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