CN104139570A - 一种高红外吸收的玻璃纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高红外吸收的玻璃纤维，其特征在于以玻璃纤维作为基体，基体外围是具有红外吸收特性的石墨烯层，基体与石墨烯层之间以SiC过渡层作为粘结层；石墨烯层的厚度为400-600nm，均匀覆盖于纤维表层；玻璃纤维的直径在0.5-10微米；SiC过渡层的厚度为10-100nm，在过渡层中从基体向外围SiC的含量逐渐降低，石墨烯中Si原子与碳原子百分比为2～20％。石墨烯层的存在，使得玻璃纤维在具有保温隔音的同时具备一定的红外吸收特性，拓宽了玻纤的使用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃纤维，特别是涉及一种高红外吸收的玻璃纤维。
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200580037800.X的中国专利公开了一种吸收近红外线的纤维以及使用该纤维的纤维制品，在该专利中纤维表面和/或内部含有钨氧化物微粒和/或复合钨氧化物微粒，含有微粒的混合母体基料在拉伸工艺的作用下制备出具有吸收近红外线的纤维。以有机物作为母基，金属氧化物作为填充材料采用一次成型工艺制备，该纤维以及纤维制品具有耐候性好、热线吸收效率好等优点，但纤维主体为有机物，在制备过程中以及使用过程中必将存在环境污染等问题。
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。
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。本发明在无机玻璃纤维表面沉积石墨烯层，使得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使用范围。
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，具有质轻、力学性能好等特点，同时兼具保温隔热和高红外吸收性能，可作为隐身材料。
一种高红外吸收的玻璃纤维，其特征在于以玻璃纤维作为基体，基体外围是具有红外吸收特性的石墨烯层，基体与石墨烯层之间以SiC过渡层作为粘结层。石墨烯层的厚度为400-600nm，均匀覆盖于纤维表层；玻璃纤维的直径为0.5-10μm；SiC过渡层的厚度为10-100nm，在过渡层中从基体向外围SiC的含量逐渐降低，石墨烯中Si原子与碳原子百分比为2～20％。这种玻璃纤维的SiC过渡层和石墨烯层可以由等离于辅助化学气相沉积法制得。
本发明的优点：
(1)碳与玻璃纤维中硅形成碳化硅，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)玻璃纤维作为基体，用途广泛；在纤维的表面渗上石墨烯之后，提高了纤维整体的机械性能，更加适应多种用途。
(3)石墨烯层使得玻璃纤维具有较高的红外吸收能力，能用作隐身材料。
附图说明
图1为一种高红外吸收的玻璃纤维的微观结构图。
10玻璃纤维；20SiC过渡层；30石墨烯层。
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
一种高红外吸收的玻璃纤维，其特征在于以玻璃纤维作为基体，基体外围是具有红外吸收特性的石墨烯层，基体与石墨烯层之间以SiC过渡层作为粘结层。其中，石墨烯层的厚度为400nm，均匀覆盖于纤维表层；玻璃纤维的直径为0.5μm；SiC过渡层的厚度为10nm，在过渡层中从基体向外围SiC的含量逐渐降低，石墨烯中Si原子与碳原子百分比为2％。这种玻璃纤维具有质轻、力学性能好等特点，同时兼具保温隔热和高红外吸收性能，可作为隐身材料。
实施例2
一种高红外吸收的玻璃纤维，其特征在于以玻璃纤维作为基体，基体外围是具有红外吸收特性的石墨烯层，基体与石墨烯层之间以SiC过渡层作为粘结层。其中，石墨烯层的厚度为600nm，均匀覆盖于纤维表层；玻璃纤维的直径为10μm；SiC过渡层的厚度为100nm，在过渡层中从基体向外围SiC的含量逐渐降低，石墨烯中Si原子与碳原子百分比为20％。这种玻璃纤维具有质轻、力学性能好等特点，同时兼具保温隔热和高红外吸收性能，可作为隐身材料。
上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种高红外吸收的玻璃纤维，其特征在于以玻璃纤维作为基体，基体外围是具有红外吸收特性的石墨烯层，基体与石墨烯层之间以SiC过渡层作为粘结层。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于石墨烯层的厚度为400-600nm，均匀覆盖于纤维表层。
3.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于玻璃纤维的直径为0.5-10μm。
4.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于SiC过渡层的厚度为10-100nm，在过渡层中从基体向外围SiC的含量逐渐降低，石墨烯中Si原子与碳原子百分比为2～20％。
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