本發(fā)明涉及玻璃纖維領(lǐng)域，具體地涉及一種柔性輕量化耐高溫防火防電磁輻射損傷電磁屏蔽的玻璃材料及其制備方法，以及由該玻璃材料形成的服裝。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的高速發(fā)展，電磁波在無線通訊等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)深入了每個人的生活。各種電子產(chǎn)品在工作時產(chǎn)生變化的電磁場也能產(chǎn)生電磁波，向環(huán)境中輻射了大量不同波長和頻率的電磁波，電磁波干擾和電磁波污染日益嚴(yán)重。

針對上述情形，目前已開發(fā)和研究了各種防電磁輻射或電磁屏蔽材料。傳統(tǒng)用于進(jìn)行電磁屏蔽的金屬材料為金屬片；近年來廣泛用于電磁屏蔽的材料為鍍覆各種金屬的高分子材料，例如鍍銀纖維。這些材料的應(yīng)用極大地促進(jìn)了該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。然而，上述材料并不能在環(huán)境極其惡劣的情況下，例如在高溫條件下，很好地實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽效果。例如，cn102557487a公開了一種鍍銀玻璃纖維及其制備方法來解決此類問題，但是效果并不十分理想。目前仍存在對于在耐高溫(特別是耐100℃以上溫度)的同時具有優(yōu)異的電磁屏蔽效果的新材料的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一方面，提供鍍鎳銀玻璃材料，其包括玻璃芯材和表層，所述表層由金屬鎳層和金屬銀層組成；其中所述玻璃芯材以sio2-al2o3-mgo或sio2-al2o3-cao-mgo為主要體系；所述表層的電阻率為0.2ω/cm以下，所述金屬鎳層的厚度為0.3～5μm、且鎳粒子的含量為90摩爾％以上，和所述金屬銀層的厚度為0.5～10μm、且由粒徑為50～600nm的銀粒子組成；所述鍍鎳銀玻璃材料的屏蔽頻帶寬為10mhz～40ghz，且屏蔽衰減值為60～90db。

在某些實(shí)施方案中，所述玻璃芯材的抗拉強(qiáng)度為3500mpa以上，和/或彈性模量為85gpa以上。

在某些實(shí)施方案中，所述玻璃芯材中所述al2o3的含量為20～30重量％。

在某些實(shí)施方案中，所述玻璃材料為玻璃纖維或玻璃布料。

本發(fā)明的另一方面，提供鍍鎳銀玻璃材料的制備方法，其包括如下步驟：(1)將玻璃芯材放在含氯化鈷的乙二醇單丁醚中升溫至50～60℃，保持30～40分鐘，然后升溫到110～120℃，保持40～100分鐘，得到預(yù)處理玻璃芯材。

在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的制備方法進(jìn)一步包括如下步驟：(2)用含鎳離子、葡萄糖鈉、氫氧化鉀的溶液處理所述預(yù)處理玻璃芯材，從而得到鍍鎳玻璃材料。優(yōu)選地，所述鎳離子來源于氯化鎳。

在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的制備方法進(jìn)一步包括如下步驟：(3)用含銀離子、氨水、檸檬酸和氫氧化鈉的水溶液處理所述鍍鎳玻璃材料。優(yōu)選地，所述銀離子來源于氯化銀。

本發(fā)明的再一方面，提供服裝，其包含至少部分本發(fā)明所述的鍍鎳銀玻璃材料。

玻璃纖維的導(dǎo)電性很差，本發(fā)明通過鍍覆特定的表面金屬層，即將鍍金屬技術(shù)與纖維表面處理相結(jié)合而得到導(dǎo)電玻璃纖維。表層既要與玻璃纖維結(jié)合牢固，其自身又必須具有良好的導(dǎo)電性、耐蝕性、抗氧化及熱穩(wěn)定性等特性。

本發(fā)明的玻璃材料作為電磁屏蔽材料，與傳統(tǒng)的金屬制品屏蔽材料相比能夠?qū)崿F(xiàn)柔性輕量化。另外，本發(fā)明使用耐高溫的玻璃材料實(shí)現(xiàn)防火功能，同時通過鎳和銀的協(xié)同作用來形成表層，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的防電磁輻射損傷和電磁屏蔽效果以及優(yōu)異的電磁穩(wěn)定性，水洗50次不變，保持電磁屏蔽在10mhz～40ghz之間，屏蔽衰減值在60～90db之間。本發(fā)明的纖維或布料在火燃700℃的環(huán)境下不燃燒，在800℃溫度內(nèi)不熔化。本發(fā)明的玻璃材料能夠用于制作消防服裝、化工服裝、帶電作業(yè)服裝、核電服裝，并且能夠用于鋼廠特殊環(huán)境的保護(hù)。另外，本發(fā)明的玻璃材料還可用于化工、冶煉中的耐高溫控制電纜防波套、定向采石油電纜防波套和高速發(fā)動機(jī)控制電纜防波套。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)詳細(xì)說明本發(fā)明的多種示例性實(shí)施方式，該詳細(xì)說明不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，而應(yīng)理解為是對本發(fā)明的某些方面、特性和實(shí)施方案的更詳細(xì)的描述。

應(yīng)理解本發(fā)明中所述的術(shù)語僅僅是為描述特別的實(shí)施方式，并非用于限制本發(fā)明。另外，對于本發(fā)明中的數(shù)值范圍，應(yīng)理解為具體公開了該范圍的上限和下限以及它們之間的每個中間值。在任何陳述值或陳述范圍內(nèi)的中間值以及任何其他陳述值或在所述范圍內(nèi)的中間值之間的每個較小的范圍也包括在本發(fā)明內(nèi)。這些較小范圍的上限和下限可獨(dú)立地包括或排除在范圍內(nèi)。

本發(fā)明中，名詞術(shù)語既包括單數(shù)形式，也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另行明確指出。本發(fā)明中所述的“至少之一”或“至少一種”不僅僅指包含“一個”或“一種”的情況，更重要的還包含“多個”或“多種”的情況。

本發(fā)明所用術(shù)語“玻璃芯材”是指以sio2-al2o3-mgo或sio2-al2o3-cao-mgo為主要體系的玻璃材料。該組成能夠使玻璃芯材具有耐高溫性和防火性能。玻璃材料各種成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不盡相同，但其中主要氧化物的含量均比e玻纖高，優(yōu)選的al2o3的含量在20～30重量％，以便使玻璃芯材具有高強(qiáng)度，進(jìn)而有利于玻璃芯材的后續(xù)加工，特別是紡織加工性。玻璃材料的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的實(shí)例見下表1。

表1幾種高強(qiáng)玻璃纖維化學(xué)成分質(zhì)量百分比％

本發(fā)明中玻璃材料的形狀并不特別限定，優(yōu)選為玻璃纖維或由其制成的布料(玻璃纖維布)。玻璃纖維的直徑通常在0.1～100μm范圍內(nèi)，優(yōu)選1～10μm。在某些實(shí)施方案中，玻璃纖維為單束纖維線。在某些實(shí)施方案中，玻璃纖維由多束玻璃纖維線組成。在某些實(shí)施方案中，玻璃纖維由玻璃纖維線和其他材料的絲線組成，其中玻璃纖維線的含量占60重量％以上，優(yōu)選70重量％以上，更優(yōu)選80重量％以上，例如90重量％以上，甚至95重量％、99重量％。其他材料的絲線的實(shí)例優(yōu)選阻燃材料制成，從而實(shí)現(xiàn)耐高溫和防火目的。

根據(jù)astmd2343測量，本發(fā)明的玻璃纖維的抗拉強(qiáng)度為3500mpa以上，例如，3550mpa以上，3600mpa以上等。本發(fā)明的玻璃纖維的彈性模量為85gpa以上，例如，87mpa、90mpa等。具有上述性能的玻璃纖維能夠有利地用作例如服裝等的布料或面料。

本發(fā)明所用術(shù)語“表層”是指覆蓋于玻璃芯材外周表面的金屬層。表層由金屬鎳層和金屬銀層組成。通常表層的電阻率為0.2ω/cm以下，優(yōu)選0.1ω/cm，更優(yōu)選0.01ω/cm以下。金屬鎳層的厚度通常為0.1～5μm，優(yōu)選0.1～2μm，更優(yōu)選0.1～1μm，進(jìn)一步優(yōu)選0.2～0.5μm。厚度過小，不利于玻璃芯材表面的活化，進(jìn)而不利于后續(xù)銀粒子與玻璃芯材的結(jié)合。

在某些實(shí)施方案中，在鍍鎳之前用鈷離子進(jìn)行處理，以利于金屬鎳的沉積。優(yōu)選地，控制金屬鎳層中鎳粒子的含量為80摩爾％以上，優(yōu)選90摩爾％以上。

本發(fā)明中金屬銀層的厚度為0.5～10μm，優(yōu)選1～5μm。本發(fā)明中銀粒子的平均直徑為50～600nm，優(yōu)選60～100nm，例如，70nm、80nm等。

由此組成的鍍金屬玻璃材料的屏蔽頻帶寬為10mhz～40ghz，且屏蔽衰減值為60～90db，并且抗拉強(qiáng)度為3500mpa以上，和/或彈性模量為85gpa以上。優(yōu)選地，本發(fā)明的彈性模量為100gpa以下，例如90gpa以下，從而實(shí)現(xiàn)鍍金屬玻璃材料的長久的電磁屏蔽性，并且實(shí)現(xiàn)水洗50次不變。

本發(fā)明還提供鍍鎳銀玻璃材料的制備方法，其包括將玻璃芯材放在含氯化鈷的乙二醇單丁醚中升溫至50～60℃，保持30～40分鐘，然后升溫到110～120℃，保持40～100分鐘，從而得到預(yù)處理玻璃芯材的步驟。在某些實(shí)施方案中，基于1kg作為原料的玻璃纖維，乙二醇單丁醚的量為5～50kg，優(yōu)選10kg，同時氯化鈷的量可為0.1～5kg，優(yōu)選1kg。

在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的制備方法進(jìn)一步包括用含鎳離子、葡萄糖鈉、氫氧化鉀的溶液處理所述預(yù)處理玻璃芯材從而得到鍍鎳玻璃材料的步驟。所述鎳離子的實(shí)例包括但不限于氯化鎳。在某些實(shí)施方案中，基于1kg作為原料的玻璃纖維，溶液的實(shí)例包含5～15升去離子水、10～100g氯化鎳、10～100g葡萄糖鈉和20～50g氫氧化鉀。優(yōu)選地，溶液包含10升去離子水、50g氯化鎳、50g葡萄糖鈉和35g氫氧化鉀。

在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的制備方法進(jìn)一步包括用含銀離子、氨水、檸檬酸和氫氧化鈉的水溶液處理所述鍍鎳玻璃材料的步驟。優(yōu)選地，所述銀離子來源于氯化銀。在某些實(shí)施方案中，基于1kg作為原料的玻璃纖維，水溶液中包含5～20升去離子水、20～60g硝酸銀、100～800ml氨水、1～50g檸檬酸和10-60g氫氧化鈉。優(yōu)選地，水溶液中包含10升去離子水、40g硝酸銀、600ml氨水、10g檸檬酸和30g氫氧化鈉。

本發(fā)明進(jìn)一步提供服裝，其包含至少部分本發(fā)明所述的鍍鎳銀玻璃材料。在某些實(shí)施方案中，服裝由本發(fā)明所述的鍍鎳銀玻璃纖維與其他材料纖維，優(yōu)選阻燃性能優(yōu)異的其他材料纖維共同紡織而成。在某些實(shí)施方案中，服裝包含多個區(qū)域，其中至少部分區(qū)域由本發(fā)明的所述的鍍鎳銀玻璃纖維構(gòu)成，至少部分區(qū)域不包含本發(fā)明所述的鍍鎳銀玻璃纖維。

實(shí)施例1

將每公斤高強(qiáng)玻璃纖維(t玻纖)放在乙二醇單丁醚10kg+氯化鈷2g中升溫至50℃，保持30～40分鐘，然后吹干，放到烘干箱，并充入惰性氣體，升溫到110℃，保持60分鐘，然后用10升去離子水+50g氯化鎳+50g葡萄糖鈉+35g氫氧化鉀，在常溫下處理30分鐘，甩干后再用10升去離子水+40g硝酸銀+600ml氨水+10g檸檬酸+30g氫氧化鈉，在40℃的溫度下處理40分鐘，然后烘干即得本發(fā)明的玻璃纖維。

在本發(fā)明的玻璃纖維中，金屬鎳層厚度為0.5μm，鎳粒子的含量為90摩爾％；金屬銀層的厚度為2μm，銀粒子粒度為70nm。本發(fā)明的玻璃纖維的表面電阻每厘米0.01歐姆。根據(jù)gjb5313-2004《電磁輻射暴露限值和測量方法》測量，由其制成的紡織布電磁屏蔽范圍10mhz～40ghz，屏蔽衰減值76db，穿透率<0.001％。洗滌50次屏蔽性能不下降。海水浸泡1000小時屏蔽性能不下降。在火燃700℃的環(huán)境下不燃燒，在800℃溫度內(nèi)不熔化。

實(shí)施例2

將每公斤玻璃纖維布(s-2玻纖制成)放在乙二醇單丁醚5kg+氯化鈷2g中升溫至60℃，保持30～40分鐘，然后吹干，放到烘干箱，并充入惰性氣體，升溫到120℃，保持60分鐘，然后用10升去離子水+60g氯化鎳+50g葡萄糖鈉+35g氫氧化鉀，在常溫下處理45分鐘，甩干后再用10升去離子水+50g硝酸銀+800ml氨水+15g檸檬酸+36g氫氧化鈉，在50℃的溫度下處理60分鐘，然后烘干即得本發(fā)明的玻璃纖維布。

在本發(fā)明的玻璃纖維布中，金屬鎳層厚度為0.3μm，鎳粒子的含量為95摩爾％；金屬銀層的厚度為3μm，銀粒子粒度為80nm。本發(fā)明的玻璃纖維布的電阻每厘米0.2歐姆。根據(jù)gjb5313-2004《電磁輻射暴露限值和測量方法》測量，電磁屏蔽在10mhz～40ghz，屏蔽衰減值85db，穿透率<0.001％。洗滌50次屏蔽性能不下降。海水浸泡1000小時屏蔽性能不下降。在火燃700℃的環(huán)境下不燃燒，在800℃溫度內(nèi)不熔化。

在不背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可對本發(fā)明說明書的具體實(shí)施方式做多種改進(jìn)和變化，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。由本發(fā)明的說明書得到的其他實(shí)施方式對技術(shù)人員而言是顯而易見得的。本申請說明書和實(shí)施例僅是示例性的。