玻璃纤维表面涂层研究进展

王梓帆，张 乾，陈照峰，郑 兴，张小锋

（1.西安理工大学应用化学系，西安 710048； 2.西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室，西安 710048； 3.南京航空航天大学，南京 211106; 4.广东省科学院新材料研究所，广州 510650； 5.现代材料表面工程技术国家工程实验室，广州 510650； 6.广东省现代表面工程技术重点实验室，广州 510650）

0 前言

玻璃纤维涂层是玻璃纤维表面涂覆的特殊性能的材料［1］，赋予玻璃纤维导电、防静电、电磁屏蔽等新的特性并保留玻璃纤维耐高温、耐磨，高强度等原有优异力学性能［2］，以复合材料的形式应用于航空航天、汽车工业、电子电器、生物医学、风力发电、建筑、环境等多个领域［3］。

工业玻璃纤维在拉丝过程中，其表面会存在保证玻璃纤维使用及加工性能的表面浸润剂，在复合材料领域可促进玻璃纤维与基材分子的界面结合。玻璃纤维表面浸润剂的成膜剂种类丰富，对玻璃纤维使用及加工发挥重大的作用，多为聚合物水溶液或乳液，如环氧树脂乳液、聚酯树脂乳液、聚氨酯树脂乳液等，可使玻璃纤维具备例如渗透性、抗静电性、柔软性、良好加工性、电学性能、力学性能及耐老化性能等特性，可直接添加于复合材料中以期提高材料性能［4］。而要优化玻璃纤维本身性能或是赋予玻璃纤维其他优异的特殊性能，在玻璃纤维表面引入改性涂层材料或是其他种类涂层是最方便，最简单以及最有效的方法。目前在玻璃纤维表面覆盖涂层的方法很多，例如直接涂层法、浸渍涂层法、化学气相沉积法、等离子体改性法、溶胶-凝胶法、化学镀等。

常用的玻璃纤维表面涂层材料可大致分为玻璃纤维聚合物涂层，玻璃纤维有机硅涂层，玻璃纤维碳涂层，玻璃纤维金属及合金涂层等。本文主要对玻璃纤维涂层材料、涂覆技术、涂层特征进行了详细的分析比较，并对玻璃纤维表面涂层的发展进行了展望，其中有机及无机涂层的功能特性分列于表1和表2。

表1 玻璃纤维有机及高分子涂层材料功能［1, 5-7］

表2 玻璃纤维无机非金属涂层材料功能［1, 8-13］

1 传统聚合物改性涂层

1.1 环氧树脂涂层

环氧树脂由于含有醚基和羟基等强极性基团，使其与被涂覆基材具有非常好的附着力，具有良好的成膜致密性和亲水性［4,5］，因而环氧树脂广泛用作玻璃纤维表面浸润剂中的成膜剂。双酚A型环氧树脂（结构如图1 所示）最为重要，线性脂肪族环氧树脂或甘油环氧树脂也被用作玻璃纤维处理剂。

图1 双酚A型环氧树脂

对环氧树脂进行改性再涂覆玻璃纤维及其织物是目前常用的方法，既可以提高界面结合力，也赋予环氧涂层新的性能，在玻璃纤维增强复合材料领域具有较大发展潜力。Zang等［14］通过将氨基二氧化硅颗粒连接到环氧树脂涂覆的玻璃纤维表面，再经十八烷基三氯硅烷疏水化制备超疏水玻璃纤维布（制备过程如图2所示），超疏水玻璃纤维布表现出优异的油水分离性能，分离效率达到98%。

图2 玻璃纤维布表面合成超疏水复合涂层示意图［14］

从小晔等［15］以E-51型环氧树脂作为树脂胶液，采用直立式浸胶工艺在无碱玻璃纤维表面涂覆环氧树脂胶液，所得涂层均匀，且涂层玻璃纤维的拉伸载荷显著提高。

方园等［16］采用纳米TiO2改性环氧涂层涂覆玻璃纤维，通过紫外-凝露加速老化试验考察纳米TiO2改性环氧涂层对玻璃纤维/不饱和聚酯试件各种性能的影响并与未涂覆涂层的玻璃纤维/不饱和聚酯试件进行对比。对试件的颜色变化，弯曲强度，剪切强度研究表明与未涂覆涂层的试件相比，涂覆 TiO2/环氧涂层能够适当降低色度变化值；经过紫外-凝露环境老化 90 d后，涂覆 TiO2/环氧涂层的试件仍保持较高的弯曲强度以及剪切强度。

Naveed A. Siddiqui等［17］研究了包括无涂层，环氧涂层，以及碳纳米管增强环氧涂层3种表面条件的玻璃纤维涂层材料。研究表明涂覆环氧涂层的玻璃纤维以及涂覆碳纳米管增强环氧涂层的玻璃纤维与原始玻璃纤维相比，拉伸强度显著增高，并且质量分数0.3%的碳纳米管-环氧纳米复合材料涂层使所有规格长度的玻璃纤维的拉伸强度显著增加，明显优于纯环氧涂层涂覆的玻璃纤维。

将环氧树脂涂覆在玻璃纤维表面可作为耐腐蚀材料及高强度材料使用，性能优异，已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法替代的重要材料。

1.2 聚氨酯涂层

聚氨酯具有耐磨、耐溶剂、耐低温（≤-30 ℃）、防水透湿、弹性优异和手感柔软等特点［6］，将其涂覆在玻璃纤维表面可以具备保温、透气等性能，已广泛应用于国防、航空航天、化工、交通、建筑、医疗等领域。

刘造芳等［18］以玻璃纤维薄毡为基材，水性聚氨酯为涂层剂，采用湿法涂层工艺制备出玻璃纤维湿法非织造墙纸，涂层后玻璃纤维湿法非织造墙纸的拉伸强力、耐磨性、染色性显著提高，避免了玻璃纤维粉尘的掉落，且其平滑度、阻燃性都达到了墙纸标准。朱瑞峰等［6］制备了用于玻璃纤维织物的水性聚氨酯树脂涂层，测得氧指数可达28，符合B1级阻燃要求，获得良好的阻燃效果。

莫雷［19］以玻璃纤维针织物为基材、在其表面涂覆聚氨酯树脂作为医用绷带，用以替代传统夹板、石膏纱布绷带。玻璃纤维涂层织物新型医用绷带不但能改变传统的石膏纱布绷带对人体的不良影响，还具有传统石膏纱布绷带无法比拟的其他优良性能，为患者的生活提供了方便与保障。李书龄等［20］采用聚氨酯高分子材料涂覆玻璃纤维织物，经过动物实验和急慢性毒理实验证实，聚氨酯涂覆的医用玻璃纤维绷带无毒，无致畸变作用，对局部无刺激性反应并且具有舒适安全、透气、塑形性好等优良性能。

1.3 聚四氟乙烯树脂涂层

聚四氟乙烯具有优异的高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性、非粘附性、耐候性、不燃性和良好的润滑性［7］，常用作建筑膜结构材料、绝缘材料、摩擦材料等，可广泛应用于建筑、电子等领域。刘峰等［21］以玻璃纤维布为基材，浸渍聚四氟乙烯分散液，经过干燥、烘焙、烧结等工序，制备聚四氟乙烯涂层玻璃纤维既能充分发挥玻璃纤维高强度等力学性能方面的优势，又能发挥聚四氟乙烯耐老化、自洁性等物理特性的优势。周应学等［22］以玻璃纤维为基布，经预处理和偶联改性，再浸渍聚四氟乙烯乳液，烧结制备玻璃布/聚四氟乙烯结构膜材料，研究表明膜材的疏水性能得到提高，且拉伸强度热性能良好，在-40~60 ℃环境温度下仍可以满足使用要求。黄佳润［23］以超细玻璃纤维织物为基布，采用浸渍涂层工艺在玻纤织物表面涂覆聚四氟乙烯涂层，可用作建筑膜材料使用，既能充分发挥玻璃纤维高强度等力学性能方面的优势，又能发挥聚四氟乙烯耐老化、自洁性等物理特性的优势，其具有较好的力学性能、优良的抗老化性能、抗紫外线性能及防污自洁性等特性，广泛应用于建筑、航天等领域。

1.4 其他聚合物涂层

酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能及绝缘性能。玻璃纤维套管经涂覆酚醛树脂涂层材料后，具有优良的电绝缘性能和耐高温性能，广泛应用于高温加热装置的电线的绝缘保护。耿楷真等［24］以四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）作为吸收剂、酚醛树脂为粘结剂配制吸波浆料，涂覆在石英玻璃纤维表面，制备新型的吸波纤维布，提高了石英玻璃纤维的吸波性能。

酚醛树脂具有良好的透明性、热稳定性、抗水性和耐候性，其分散性能良好，可适用于涂布、浸渍、喷涂等加工工艺，广泛应用于人造革、工业用输送带、运动场地、涂料、医用一次性手套、电工工具等诸多领域。现如今建筑膜材料经常会受到各个方向的拉力，顶破是一种常见的破坏形式。徐文建等［25］采用干法直接涂层工艺，以玻璃纤维布为基材，选用优质酚醛树脂为主要原材料，配合各种助剂及着色料作为涂层剂，制成酚醛涂层玻璃纤维，所得复合材料在外力的作用下能够承受较大的顶破变形。

罗少伶等［26］以玻璃纤维为基布，在其表面涂覆聚偏氟乙烯／硅烷偶联剂粘结剂，制得玻璃纤维/ 聚偏氟乙烯复合膜，研究表明两层纤维很好的结合，强度提高到35~39 MPa，由电化学平台测得电化学稳定性良好，可作为锂离子电池隔膜使用。

2 有机硅涂层

有机硅即有机硅化合物，通常指含有Si-O键，且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物。有机硅对热和化学试剂稳定，不被水润湿，具有突出的耐老化性能、优异的疏水性与电绝缘性。玻璃纤维套管经涂覆有机硅材料后，可广泛应用于高温加热装置的电线的绝缘保护。

硅树脂是具有高度交联网状结构的聚有机硅氧烷，兼具有机树脂及无机材料的双重特性，具有独特的物理化学性能。玻璃纤维表面的缺陷或裂纹会威胁纤维的机械强度，从而降低玻璃纤维的耐久性。为了提高玻璃纤维的机械强度，BISWAS A.K等［27］通过在研磨机中用聚合物溶液连续浸渍纤维，在纤维表面引入涂层，研究涂覆后玻璃纤维粗纱的拉伸性能。实验结果证明聚合物涂层可以改善玻璃纤维的力学性能，即涂有苯基甲基聚硅氧烷树脂的玻璃纤维粗纱的拉伸强度比原玻璃纤维粗纱提高了67%。

V. Cech等［28］将四乙烯基硅烷的等离子体聚合物膜通过等离子体增强化学气相沉积法沉积在玻璃纤维基底上，与未涂覆的玻璃纤维相比，由于成膜物表面优良的物理化学性质，四乙烯基硅烷等离子体改性纤维表现出优良的界面粘合，使得界面剪切强度显著增加，优化后的等离子涂层的界面剪切强度比未涂覆的玻璃纤维的界面剪切强度 高26%。

M. A. Shayed等［29］采用浸轧法在玻璃纤维粗纱上涂覆聚硅氮烷基涂层。涂层处理后，玻璃纤维粗纱的热稳定性、热机械性能和力学性能均有所提高。与未涂覆的样品相比，涂覆的玻璃纤维样品都显示出更好的拉伸强度。在某些情况下，涂层样品的拉伸强度增加了其原始强度的50%~100%。

Zhang等［30］使用蒸发沉积法，用不同浓度的二氧化硅纳米颗粒薄层涂覆玻璃纤维。扫描电镜观察发现玻璃纤维的表面粗糙度有显著改善。后设计、制造了由涂覆有2种不同浓度的二氧化硅纳米颗粒的玻璃纤维增强复合材料层压板，并对其进行了实验测试，以定量评估其水热老化性能。实验表明由于二氧化硅涂层的引入，水扩散速率和平衡含水率都可以有效降低，水扩散速率和平衡含水率的降低有望减缓玻璃纤维增强塑料的水热老化性能。随后在GFRP试样上进行了单轴拉伸试验和三点弯曲试验，与未处理的GFRP试样相比，通过在玻璃纤维表面涂覆一薄层二氧化硅纳米颗粒，可以有效地提高剩余强度和刚度。

Liu等［31］通过在玻璃纤维布上浸渍和喷涂粘合剂/疏水二氧化硅分散体，获得了具有防冰性能的坚硬超疏水涂层。采用扫描电镜、水接触角、磨损试验和动态结冰试验对涂层的形态、疏水性、机械耐久性和防冰性进行了表征。实验结果表明，涂层具有良好的耐磨性。在60次磨损循环后，水接触角和水滑动角分别保持大于150°和小于10°。此外，在动态流动条件下研究了超疏水表面的防冰性能，实验结果发现，在给定的热量下，涂层能够在没有电加热的情况下延迟冰的成核，并部分甚至完全避免冰的粘附，该热量远小于未涂覆表面的热量。与未涂覆的表面相比，玻璃纤维布涂层可以减少高达51%的避免积冰所需的加热功率。

近年来，全国各地火灾事故频频发生，硅橡胶是一种比较适合的阻燃涂层材料，具有耐气候变化、电气绝缘、憎水、生理惰性等许多优异性能，高温稳定性是其最显著的特性，可在200~300 ℃左右环境中长期使用，若添加适当填料或高温稳定剂，其耐受温度可达到更高。硅橡胶涂覆玻璃纤维可作防火布使用，可用于低温-70 ℃到高温 230 ℃之间，耐老化、耐候性优良，寿命可达10年。

3 金属及合金涂层

金属及合金涂层主要包括Cu、Ag、Ni，以及Ni-P等合金镀层，赋予玻璃纤维电磁屏蔽和静电防护等性能，应用于航空航天、电子能源等领域。一般采用电镀、化学镀、化学气相沉积、真空溅射等方法在玻璃纤维表面引入金属涂层，其中化学镀由于成本低、方法简便、对基体选择范围广、镀层均匀等优点而广泛应用。

3.1 镀Cu，Ni涂层

玻璃纤维表面在进行化学镀时，要使金属离子在玻璃纤维表面快速沉积，玻璃纤维表面务必具有催化活性中心，而要使玻璃纤维表面获得催化活性中心，必须对玻璃纤维进行前处理。Xu等［32］通过蚀刻、敏化和活化前处理方法活化玻璃纤维表面，采用乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）和水合肼（N2H4·H2O）分别作为络合剂和还原剂，通过化学镀方法成功制备了镀Cu玻璃纤维，镀Cu玻璃纤维制备示意图大致如图3所示（镀Ni，镀Ag及合金的过程也大致如此）。该方法成本低、制备简单、产量大，所得玻璃纤维织物表面的铜层连续致密，可获得较低的电阻率，是用于制备电磁屏蔽材料的理想选择。

图3 玻璃纤维化学镀Cu原理示意图［32］

左建东等［33,34］通过改变玻璃纤维前处理工序和镀液配方制备了镀Cu玻璃纤维，玻璃纤维铜镀层厚实且均匀，电阻率可达10-5Ω·cm，具有良好的导电性和两相间结合力，可作为导电填料应用于导电复合材料。因此，又采用手糊成型工艺，成功制备了镀Cu玻璃纤维增强树脂复合材料。所得镀Cu玻璃纤维增强树脂复合材料具有良好的界面黏结性、分散性和压阻特性。

铜镀层成本低，导电性较好，用作制备导电玻璃纤维是一个较好的选择，但铜镀层的抗氧化性较差，会影响镀铜玻璃纤维的使用寿命。

Ni镀层也是玻璃纤维常用的金属镀层，镀层工序与镀铜类似。Duan等［35］采用熔融共混法制备了一种以Ni镀层玻璃纤维和TiO2填充的PP为基体的电磁干扰屏蔽复合材料，如图4所示。玻璃纤维表面的导电Ni层在玻璃纤维和PP之间的界面分布，构成高效的导电网络，使得复合材料的导电性能及电磁屏蔽性能有所提升。

李丽波等［36］通过对玻璃纤维除油、粗化、活化前处理工艺制备了化学镀Ni玻璃纤维。得到的镀Ni玻璃纤维表面均匀平整、无细孔、具有较好的耐腐蚀性和导电性。刘西德等［37］将玻璃纤维经过前处理操作后进行化学镀镍，并对镀镍玻璃纤维进行耐腐蚀性检验，探讨影响镀层质量，镀层沉积速度及镀层稳定性的因素，并得出最佳施镀条件，即在温度65 ℃左右，施镀时间为30 min，pH为6.5时，玻璃纤维表面可获得致密均匀、结合力较强的金属镍镀层且耐蚀性能良好。Xu 等［38］利用化学镀制备镀 Ni 玻璃纤维，再通过磁辅助压缩成型法制备各向异性导电镀Ni玻璃纤维/PP复合材料。研究表明镀Ni玻璃纤维/PP复合材料在电磁干扰屏蔽性能上表现出明显的各向异性，即平行于磁场方向的电导率 （1.46 S/m） 比垂直方向的电导率 （8.06×10-2S/m） 高出18倍，电磁干扰屏蔽效果相差8 dB。

化学镀Ni玻璃纤维具有优良的耐腐蚀性、抗氧化性、耐摩擦以及厚度均匀等特性，其增强复合材料的导电性及电磁屏蔽性能也较为稳定。

3.2 镀Ag涂层

银具有优异的导电性，可用作玻璃纤维镀层使用。Sharifi等［39］采用化学镀方法在玻璃纤维表面镀银，并通过热处理在其表面形成银岛，考察了初始溶液浓度和温度的影响。发现在500 ℃时是形成分离岛最适宜的温度，玻璃纤维表面形成完全分离的银岛，如图4所示。负载银纳米粒子的玻璃纤维可作为抗菌空气净化器的理想选择。

图4 不同温度热处理下玻璃纤维扫描电镜图［39］

司倩倩等［40］以AgNO3为活化剂，葡萄糖为还原剂，制备了镀Ag玻璃纤维，同时对工艺进行了优化，所得镀Ag玻璃纤维的电阻率最小为3.42×10-5Ω·cm，在最佳工艺下制得的镀银玻璃纤维表面均匀、有光泽，结合力及导电性良好，厚度可达12μm。李金龙等［41］运用硅烷偶联剂KH580对玻璃纤维表面进行改性，采用化学镀制得镀Ag玻璃纤维导电材料，当化学镀温度为50 ℃、化学镀时间为70 min时，制得的Ag包覆玻璃纤维导电材料涂层致密，导电性能较好，电导率为9.26×105S/m。Lien等［42］采用四乙氧基硅烷（TEOS）对玻璃纤维表面进行功能化处理以代替活化步，再在其表面进行化学镀银（见图5），结果表明TEOS改性玻璃纤维表面的银涂层比未改性玻璃纤维更耐久。

图5 TEOS改性玻璃纤维化学镀银反应图［42］

3.3 镀合金涂层

Joonsik Lee等［43］通过纤维催化、金属沉积和复合等连续工艺制备FeCoNi 镀层玻璃纤维磁性复合片，用于电磁吸收和屏蔽（如图6所示）。制备的FeCoNi涂层玻璃纤维复合材料的电磁干扰强度约为37 dB。因此，复合材料中的FeCoNi涂层玻璃纤维有望成为微波吸收和屏蔽的良好候选电磁干扰对抗材料之一。

图6 化学镀纤维催化和金属沉积连续过程示意图［43］

吴道伟等［44］采用化学镀的方法在玻璃纤维表面镀覆一层均匀、致密的Ni-Fe-Pr-P合金层。研究表明所得玻璃纤维镀层表面光滑致密，且具有良好的导电性和优良电磁屏蔽性能，可作为导电填料与电损耗吸收剂使用。秦文峰等［45］在玻璃纤维织物表面通过化学镀面制备了Ni-P合金镀层，通过对镀层的形貌结构以及电化学性能进行分析，研究表明所得镀层光鲜明亮、厚度均匀、致密性良好且具有良好的导电性。

玻璃纤维金属涂层材料可作为导电填料用于抗静电、电磁屏蔽等场合。同时，利用导电玻璃纤维制备复合材料可以赋予原始玻璃纤维增强复合材料更好的性质，可具备力学性能、电热性能、电磁屏蔽等综合功能特性，为将来多功能化复合材料的制备拓展了道路。

4 碳涂层

碳材料由于优异的性能已广泛应用于日常生活和国防建设，是衡量科学技术发展的重要标志。目前在玻璃纤维上覆盖碳涂层的方法有浸涂法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、电化学吸附法、电泳沉积法，可通过适当的工艺在玻璃纤维表面沉积石墨烯、碳纳米管等，以赋予玻璃纤维导电性能及电磁屏蔽性能，可作为导电填料、传感器、多功能纤维应用于建筑、航天、电子等领域。

4.1 石墨烯涂层

石墨烯由于其本身固有的导电性，以及特殊的碳二维结构，可以作为导电涂层覆盖在玻璃纤维表面上，以提高玻璃纤维的导电性，在传感器、太阳能电池、新型材料及能量存储等领域具有广泛的应用。Fang等［10］利用溶胶-凝胶法和浸渍涂层技术，首先，将氧化石墨烯部分还原为石墨烯水溶胶，然后用还原氧化石墨烯对玻璃纤维进行浸涂。最后，经过反复溶胶-凝胶和浸渍-涂层处理（如图7所示），玻璃纤维完全被还原氧化石墨烯涂层覆盖，成功制备了导电石墨烯涂层玻璃纤维，所得玻璃纤维的电导率为24.9 S/cm。Mohan［46］采用不同浸渍涂层工艺制备了石墨烯涂层及氧化石墨烯涂层玻璃纤维，玻璃纤维纱的电导率为0.1 S/cm。 Moriche［47］等采用浸涂方法制备导电玻璃纤维，分析了石墨烯纳米片作为涂层在玻璃纤维织物上的应变监测应用，最终测得纤维织物的电导率为 10-2S/cm。此外对制备的石墨烯纳米片涂层玻璃纤维用传感器进行了面向生物力学应用的附加试验。通过检测人手运动，该传感器能够检测单个手指的弯曲。

图7 溶胶-凝胶法和浸渍-涂覆法制备石墨烯涂覆玻璃纤维的示意图［10］

石墨烯包覆玻璃纤维具有高导电性和易操作性，在许多领域具有作为柔性导线、高灵敏度传感器和多功能纤维的巨大潜力。

4.2 碳纳米管涂层

多壁碳纳米管由于它的高纵横比以及优异的力学、电学及化学性能被用作导电填料，提供了优异的电磁干扰屏蔽效率。目前，在玻璃纤维表面构筑碳纳米管主要有以下3种方法：静电复合法、化学气相沉积、电泳沉积法。Park等［48］采用化学气相沉积在玻璃纤维表面生长出多壁碳纳米管，此方法可以用来实现玻璃纤维的导电性能，并以此制备玻璃纤维增强环氧树脂复合材料以用于防屏蔽作用。Jin等［11］利用电化学吸附法将多壁碳纳米管吸附在玻璃纤维表面，制备了具有高导电性的增强树脂复合材料，复合材料的导电率可达10-5S/cm。He［9］等采用化学气相沉积在玻璃纤维上原位接枝均匀排列的碳纳米管壳层，通过控制化学气相沉积工艺条件，调节碳纳米管壳层厚度和质量分数。同时，制备的树脂基复合材料面内电导率可达 100 S/m。Lazaros等［49］利用浸涂工艺，通过化学接枝多壁碳纳米管到玻璃纤维表面，对多壁碳纳米管和玻璃纤维进行修饰，形成了酰胺化学键，碳纳米管在玻璃纤维表面的覆盖率更高，电导率可达20 S/m，如图8所示。

图8 通过浸涂工艺制备多壁碳纳米管化学接枝（GF-g-CNT）和物理吸附（GF-ad-CNT）到玻璃纤维表面过程图［49］

4.3 其他碳涂层

Gao等［50］在玻璃纤维材料上制备碳纳米涂层，涂层为类石墨烯结构，涂层导电率可达105S/m材料无易燃易爆气体，可实现导电玻璃纤维低成本连续化绿色制备，有望为导电玻璃纤维功能复合材料开辟新的途径。

Yang等［51］设计了一种在玻璃纤维过滤器上气相生长碳纤维（VGCF）的3D导电主体涂层。首先，金薄膜通过磁控溅射工艺沉积在玻璃纤维表面作催化剂使用，然后，VGCF基体随后被涂覆到表面上，以获得最终的VGCF@GF电极，可以直接用作锂金属阳极以抑制枝晶生长并增强循环稳定性。

5 陶瓷涂层

氧化铜是作为吸附剂和光催化剂的最佳候选材料，可应用玻璃纤维涂层材料，为应对全球变暖，对CO2吸附并进行光催化转化为太阳能燃料是一个非常有前途的方法。Manuel Alejandro Ávila-López等［8］采用微波水热法在玻璃纤维表面成功制备了氧化铜涂层。研究结果表明高氧化铜以及玻璃纤维的表面狭缝促进了CO2的光催化转化，并且使用玻璃纤维作为氧化铜载体的效率比使用其他材料高11倍。由人为和自然来源排放到大气中的H2S是一种具有不适气味，毒性和腐蚀性的化合物，因此为了绿化环境，维护人类健康需对H2S进行吸附降解，Marlon Brancher等［52］为了研究光催化降解H2S，开发了一种方便、经济、简便的在环形光反应器中的玻璃纤维过滤器上涂覆二氧化钛薄膜的方法。研究表明，在H2S体积分数为0.001 2%~0.001 4%的条件下，光催化脱除H2S的效率可达99%；持续使用16 h后，H2S的去除率可维持在89%。

氮化硼材料具有优异的耐高温性。在玻璃纤维表面覆盖氮化硼涂层可以填补玻璃纤维表面的微缺陷，同时具备高温抗氧化作用，因此有望提高玻璃纤维的力学性能及高温强度保持能力。黎鹏等［13］以硼酸和三乙醇胺为原料合成了硼酸氨基三乙酯，以其为先驱体低温制备氮化硼涂层，研究表明氮化硼涂层对无碱、高硅氧玻璃纤维织物具有明显的增强作用并可明显改善其耐温性能。

蛭石是一种天然、无毒的矿物质，可耐1 250 ℃的高温，导热系数低，具有优良的耐热绝热性能。而对于玻璃纤维涂层，寻找集高性能、低能耗和挥发性有机化合物（VOC）排放量少的涂层成为研究热点［1,53］。因此以玻璃纤维为基材，在其表面涂覆蛭石是一种有效的方法。涂层后玻璃纤维表现出良好的耐热性能，可作隔热材料使用。

Taekgeun等［54］采用乙二胺四乙酸电解液和冷气等离子体法对玻璃纤维表面进行预处理，并通过纳米二氧化硅涂层的应用进一步提高了界面结合力，可有效增强玻璃纤维增强水泥强度以及拉伸性能。

6 结束语

以玻璃纤维为基材，通过各种涂覆技术在其表面覆盖涂层材料是赋予玻璃纤维特殊性能最简便、最有效的方法，可应用在生活中各种领域，是目前国际各研究机构关注的热点。未来的涂层材料发展定会面向更高性能、环境友好的方向，为人类和社会带来更高的价值。