CN101481833B - 一种耐高温导电纤维及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温导电纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温导电纤维及其制备方法，该耐高温纤维以氧化硅纤维为载体，采用液相包覆法在纤维表面包覆一层ATO(锑掺杂氧化锡)而成。这种导电纤维不仅具有良好的导电性、抗氧化性，而且耐高温；产品应用范围广，可用于涂料、橡胶等材料的改性，还可应用于防静电陶瓷及电热陶瓷的制造中。

Description

一种耐高温导电纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维状导电粉体及其制备方法，具体是一种耐高温导电纤维及其制备方法。
背景技术
随着电子工业的迅速发展和人们生活水平的提高，导电粉体作为塑料、涂料、化纤、橡胶和陶瓷等制备过程的功能性填料，能够赋予其抗静电、电磁屏蔽等性能，引起了人们的广泛关注。常用的导电粉体主要有金属系粉体、碳系粉体和掺杂后的金属氧化物粉体(ATO、ITO、导电氧化锌)等。
作为导电填料，一定量的导电粉体加入基体(涂料、陶瓷、橡胶等)，并在其中形成完善的导电网络后，才能使其具有一定的导电性。
相对于球状的导电填料，导电纤维因其较大的长径比而易于在基体中形成桥联结构，使得它在基体中能以较少的量就能形成完善的导电网络，从而能极大的减少导电填料的用量。因此，纤维状的导电粉体受到了人们特别的青睐。
常见的导电纤维有碳纤维、金属纤维等。这些导电纤维由于抗氧化性不够高，耐高温能力不够强，使得它们不能应用于一些要进行高温煅烧的产品中，如防静电陶瓷及电热陶瓷等。
中国专利CN1432230A公开了一种纳米二氧化锡/二氧化硅介孔复合体及制备方法，它以粉状、薄膜状或片状氧化硅为载体，在二氧化锡的溶液中浸泡、热处理而获得粉状、薄膜状或片状导电粉体，这些导电粉体在实际应用时相对于纤维状导电粉体渗流阈值大，使用量要大。采用浸泡难以控制包覆层的厚度，其产品导电性能、抗氧化性能低。
发明内容
本发明的目的是要公开一种导电性、抗氧化性良好的耐高温导电纤维及其制备方法。
本发明耐高温导电纤维，它是以氧化硅纤维为载体，采用液相包覆法在纤维表面包覆一层ATO(锑掺杂氧化锡)而成。
本发明提供了上述耐高温导电纤维的制备方法，该方法包括下述顺序步骤：
(1)选取长度与直径比＞5的氧化硅纤维作为载体；
(2)通过液相包覆技术在纤维表面包覆上一层ATO前驱体；
(3)热处理，温度为500-1200℃，得到耐高温导电纤维。
本发明的优点是：所制备的导电纤维不仅具有良好的导电性、抗氧化性，而且耐高温，产品应用范围广，可用于涂料、橡胶等材料的改性，还可应用于防静电陶瓷及电热陶瓷的制造中。
附图说明
图1为本发明实施例热处理温度及包覆率对导电纤维电阻率的影响示意图；
图2为本发明实施例包覆前氧化硅纤维的扫描电镜图；
图3为本发明实施例1200℃热处理包覆率为25％的导电纤维的扫描电镜图。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的实施例，可以进一步清楚的了解本发明，但不是对本发明的限定。
实施例1
称取一定量直径为8μm左右，长度为250～300μm的氧化硅纤维放入盛有蒸馏水的烧杯容器中，保持氧化硅在蒸馏水中的含量为0.4g/m1，并将烧杯置于水浴池中恒温(50℃)搅拌；另将SnCl4·5H2O溶解于盐酸中配成浓度为0.6mol/L的溶液，同时加入SbCl3，形成Sn4+/Sb3+的摩尔比为1∶0.03的混合液；将配好的含Sn4+和Sb3+的盐酸溶液与适量的碱液同时滴入到纤维的悬浮液中，酸液的滴入速度为0.5ml/min，调节碱液的滴入速度以调节悬浮液中的pH值保持在1.5～2.5的范围；分别选取12.5％、25％、50％、75％或100％的包覆率对纤维进行包覆；混合酸液滴加完后，继续加热搅拌一段时间，陈化、抽滤、洗涤后得到前驱体，经干燥后，置于电炉中于500-1200℃进行热处理，得到抗氧化、耐高温的导电纤维。
所述的包覆率是指SnO2与Sb2O3的理论转化质量与氧化硅纤维质量之比：
Figure GSB00000265127400021
如图1所示，热处理温度及包覆率对导电纤维电阻率有较大的影响，具体的电阻率视其包覆率及热处理温度的不同而不同，从图1中可以看出随着包覆率的提高，导电纤维的电阻率逐步降低；包覆率为12.5％、25％、50％、75％、100％时，热处理温度为500-1200℃之间时，导电纤维的电阻率不高于200Ω·cm。如包覆率为100％的包覆纤维在800℃热处理后其电阻率为25.4Ω·cm；包覆率为12.5％的包覆纤维在1200℃热处理后其电阻率为173.2Ω·cm。
参照图2和图3，本发明将经1200℃热处理，包覆率为25％的导电纤维与包覆前氧化硅纤维的电镜扫描对比，图3中纤维的表面有包覆层存在，而且包覆层均匀、连续，这就保证了导电纤维良好的导电性。
本发明产品可应用于防静电陶瓷的制备中。试验表明，耐高温导电纤维的加入可使陶瓷的表面电阻率下降，如将包覆率为12.5％的包覆纤维作为导电填料，加入到陶瓷釉中(加入量为20％)，再经高温(1070℃)煅烧后可使陶瓷的表面电阻由5.1×1011Ω/□下降到2.3×108Ω/□。

Claims (1)

1.一种耐高温导电纤维，其特征是：
（1）导电纤维是在氧化硅纤维表面包覆有一层锑掺杂氧化锡；
（2）导电纤维经过下述处理步骤而制成：
1）选取长度与直径比＞5的氧化硅纤维作为载体；
2）通过液相包覆技术在纤维表面包覆上一层锑掺杂氧化锡前驱体；
3）将步骤2）所得的前驱体经干燥后，于1200℃进行热处理。
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