基于碳纖維的多組分電磁屏蔽材料及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電磁波屏蔽材料生產技術領域。
【背景技術】
[0002] 目前對人體的電磁屏蔽的防護主要是采用直接穿戴的方式，當前采用最多的電磁 屏蔽織物是采用金屬纖維制造或者和非金屬纖維混紡的形式得到的，也存在一些運用碳纖 維的電磁屏蔽材料，而碳纖維由于其本身具有脆性，因此大多采用碳纖維的電磁屏蔽材料 是W散纖維混合成網或者直接滲入高聚物混合制成。如專利文獻CN103450665A中的一種 復合材料，將巧龍、合金粉末、LDPE-g-MAH和抗氧劑按配比混合均勻，在雙螺桿擠出機上 烙融共混后，直接將烙體擠入浸潰模具。經表面處理過的纖維束在張力作用下，進入浸潰 模具模腔內被烙體充分浸潰。浸潰后的纖維絲束從模具內被牽引出來，并經冷卻后進行切 粒，獲得長度為10+0.2mm的長條形狀粒料。所獲得的復合材料具有對高、低頻電磁波屏 蔽的特殊功能，同時還具備長纖維增強塑料所特有的優越力學性能。作為遮擋材料，可使 用具有吸波性或對電磁波反射率高的單層或多層片材，專利文獻CN102465459A中的一種 碳纖維電磁屏蔽織物，用再生纖維素纖維或聚丙締睛纖維紗線織造成欄柵織物，W電熱爐 l〇°C分鐘的速度加熱到280°C進行預氧化，保溫2小時，在惰性氣體保護下繼續用電熱爐W 15°C/分鐘的速度加熱到1000°C，保溫3小時，得到含碳量90%的碳纖維紗線網，繼續加 熱到2000~3000°C，得到含碳量99%W上的石墨纖維紗線網，W此網為基布，利用干法噴 射紡絲做成各種無紡布或墻體屏蔽材料。該方法能夠很好的屏蔽電磁波多人體的危害，紡 紗工藝簡單，生產效率高，有較好的經濟和社會效益。專利文獻CN1587494中的一種通過在 非金屬纖維紡織品的纖維表面覆蓋金屬導電層使紡織品產生屏蔽效果的電磁屏蔽紡織品， 是在基材纖維表面上鍛覆有金屬銅、鑲，形成銅、鑲復合金屬導電膜。即在巧龍、漆絕、膳絕 等基材纖維表面先采用化學鍛銅，然后電鍛鑲，在基材表面形成銅鑲復合金屬導電膜，制備 得到電磁屏蔽紡織品。專利文獻CN201890978U的有孔柔性的電磁屏蔽織物，滲雜有碳纖維 的表面覆蓋金屬的柔性電磁屏蔽織物上分布有孔洞，空洞的尺寸為所需要防護的電磁波波 長的1/5~1/10。孔洞的中屯、點之間的距離為5mm~50mm，孔洞的形狀為近似方形或近似圓 形，孔洞的尺寸為0. 2~2mm，孔洞采取透孔組織進行織造，屏蔽效能保持在70地左右。
[0003] 采用在復合片材上貼片法來制備電磁屏蔽或吸波片材，利用材料不同的層合方式 也達到特定吸波效果，如專利文獻CN101444979A為一種頻率選擇表面吸波材料及其制備 方法，利用多層吸波涂層復合技術，即采用在兩層玻璃纖維中間鋪放"十"字形侶巧來實現 寬頻帶吸波涂層的制備，在2~8GHz內的有效吸波值達到16地。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種碳纖維織物的電磁屏蔽材料，W使電磁波 的吸波屏蔽效果得到提高。
[0005] 本發明的基于碳纖維的多組分電磁屏蔽材料，包括碳纖維織物本體，在碳纖維織 物本體外設聚合導電高聚物層，在導電高聚物層外包覆導電炭黑涂層。
[0006] 本發明材料集碳纖維織物的高機械性能和涂層的防水服用性能于一體，實現了 0. 02~2.OGHz的高電磁屏蔽效果，電磁波屏蔽效果顯著，屏蔽效率高，可用于電磁屏蔽防護 服的襯材和輕結構建材及戶外帳篷的面料。
[0007] 本發明在碳纖維織物的基礎上進行了加工和改進，保留了碳纖維織物的優秀的機 械性能，改善了碳纖維的易脆斷性能，關鍵的是電磁屏蔽效能優越。
[000引本發明導電炭黑涂層厚度為1~3mm。本發明該涂層厚度可W在不過分增加碳纖 維織物的克重的同時保證能夠完全將碳纖維包覆在涂層中。
[0009] 本發明另一目的是提出W上材料的制備方法。
[0010] 本發明制備方法包括W下步驟： 1) 去除碳纖維織物表面的油劑和雜質； 2) 在碳纖維織物表面聚合導電高聚物； 3) 將導電炭黑涂料涂覆在導電高聚物外。
[0011] 本發明工藝步驟簡單上、合理，易于工業化批量生產，生產過程環保。
[0012] 進一步地：所述步驟1)中，將碳纖維織物先后經過丙酬和硝酸浸潰后，再W氨氧 化鋼水溶液中和至中性后，W水沖洗、干燥。經過丙酬硝酸處理后的碳纖維織物呈酸性，用 堿中和可W減小因織物呈酸性對接下來的反應造成不必要的影響。
[0013] 步驟1)中，先將碳纖維織物浸入丙酬中20~30小時，取出后用清水洗凈、驚干， 再將碳纖維織物放入硝酸水溶液中，在80°C條件下反應后，W水沖洗碳纖維織物，再W氨氧 化鋼水溶液對碳纖維織物進行中和處理。足夠長時間的丙酬處理可W充分去除碳纖維織物 表面在加工過程中加入的油劑，80°C的反應溫度一方面可W加快反應的速度，另一方面又 不至于到達硝酸的沸點，使硝酸分解，產生有害的二氧化氮。
[0014] 所述步驟2)中，將碳纖維織物置于十二烷基苯橫酸鋼溶液中浸潰后驚干，再置于 化CI3水溶液中浸潰，再于溫度為〇°C~5°C化咯單體溶液反應，待反應結束后清洗，再將干 燥。十二烷基苯橫酸鋼溶液處理可W提高氧化反應的效率，FeCls水溶液作為氧化反應的氧 化劑，低溫環境下的氧化反應可W防止化咯單體的揮發。
[0015] 所述步驟2)中，用于浸潰碳纖維織物的十二烷基苯橫酸鋼溶液的濃度為 0.02mol/l，通過乳化作用使溶液中的氧化反應更徹底；用于浸潰化CI3水溶液的濃度 為0. 13mol/l，過量的化CI3可W使氧化反應更完全；用于反應的化咯單體溶液濃度為 0. 5mol/l，確保化咯單體能夠被完全反應，不造成浪費。
[0016] 對步驟2)反應操作4~6次，即將碳纖維織物置于十二烷基苯橫酸鋼溶液浸潰、 驚干、再置于化CI3水溶液中浸潰、于溫度為〇°C~5°C化咯單體溶液反應、清洗、干燥循環 處理4~6次。經過多次循環處理的碳纖維織物表面能夠聚合足量的導電高聚物，從而具 有更好的電磁屏蔽效能。
[0017] 所述步驟3)中，將導電炭黑粉末、硅烷偶聯劑KH-550和水性附著力促進劑DN-630 混合均勻后，再加入水性聚氨醋，攬拌混合均勻形成涂料；將涂料均勻地涂覆在上步處理后 的干燥碳纖維織物的正、反兩面。經過涂層涂覆的碳纖維織物具備了一定的防水功能，同時 可W避免由于碳纖維的脆性造成的碳纖維織物易磨毛的現象，并且可W提高碳纖維織物的 穩定性，不易脫散。
[001引導電炭黑質量含量過低會導致涂層的導電性能較差，電磁屏蔽性能較低；而導電 炭黑的質量含量過高會使導電炭黑粉末在聚氨醋中不能完全分散，使涂層出現開裂的情 況。因此，本發明優選的涂料中，導電炭黑粉末占涂料總質量的15%。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明產品的結構示意圖。
[0020] 圖2為本發明產品的電磁波屏蔽效能與電磁波頻率的關系圖。
【具體實施方式】<