基于碳纤维的多组分电磁屏蔽材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电磁波屏蔽材料生产技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前对人体的电磁屏蔽的防护主要是采用直接穿戴的方式，当前采用最多的电磁 屏蔽织物是采用金属纤维制造或者和非金属纤维混纺的形式得到的，也存在一些运用碳纤 维的电磁屏蔽材料，而碳纤维由于其本身具有脆性，因此大多采用碳纤维的电磁屏蔽材料 是W散纤维混合成网或者直接渗入高聚物混合制成。如专利文献CN103450665A中的一种 复合材料，将巧龙、合金粉末、LDPE-g-MAH和抗氧剂按配比混合均匀，在双螺杆挤出机上 烙融共混后，直接将烙体挤入浸溃模具。经表面处理过的纤维束在张力作用下，进入浸溃 模具模腔内被烙体充分浸溃。浸溃后的纤维丝束从模具内被牵引出来，并经冷却后进行切 粒，获得长度为10+0.2mm的长条形状粒料。所获得的复合材料具有对高、低频电磁波屏 蔽的特殊功能，同时还具备长纤维增强塑料所特有的优越力学性能。作为遮挡材料，可使 用具有吸波性或对电磁波反射率高的单层或多层片材，专利文献CN102465459A中的一种 碳纤维电磁屏蔽织物，用再生纤维素纤维或聚丙締睛纤维纱线织造成栏栅织物，W电热炉 l〇°C分钟的速度加热到280°C进行预氧化，保温2小时，在惰性气体保护下继续用电热炉W 15°C/分钟的速度加热到1000°C，保温3小时，得到含碳量90%的碳纤维纱线网，继续加 热到2000~3000°C，得到含碳量99%W上的石墨纤维纱线网，W此网为基布，利用干法喷 射纺丝做成各种无纺布或墙体屏蔽材料。该方法能够很好的屏蔽电磁波多人体的危害，纺 纱工艺简单，生产效率高，有较好的经济和社会效益。专利文献CN1587494中的一种通过在 非金属纤维纺织品的纤维表面覆盖金属导电层使纺织品产生屏蔽效果的电磁屏蔽纺织品， 是在基材纤维表面上锻覆有金属铜、镶，形成铜、镶复合金属导电膜。即在巧龙、漆绝、膳绝 等基材纤维表面先采用化学锻铜，然后电锻镶，在基材表面形成铜镶复合金属导电膜，制备 得到电磁屏蔽纺织品。专利文献CN201890978U的有孔柔性的电磁屏蔽织物，渗杂有碳纤维 的表面覆盖金属的柔性电磁屏蔽织物上分布有孔洞，空洞的尺寸为所需要防护的电磁波波 长的1/5~1/10。孔洞的中屯、点之间的距离为5mm~50mm，孔洞的形状为近似方形或近似圆 形，孔洞的尺寸为0. 2~2mm，孔洞采取透孔组织进行织造，屏蔽效能保持在70地左右。
[0003] 采用在复合片材上贴片法来制备电磁屏蔽或吸波片材，利用材料不同的层合方式 也达到特定吸波效果，如专利文献CN101444979A为一种频率选择表面吸波材料及其制备 方法，利用多层吸波涂层复合技术，即采用在两层玻璃纤维中间铺放"十"字形侣巧来实现 宽频带吸波涂层的制备，在2~8GHz内的有效吸波值达到16地。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纤维织物的电磁屏蔽材料，W使电磁波 的吸波屏蔽效果得到提高。
[0005] 本发明的基于碳纤维的多组分电磁屏蔽材料，包括碳纤维织物本体，在碳纤维织 物本体外设聚合导电高聚物层，在导电高聚物层外包覆导电炭黑涂层。
[0006] 本发明材料集碳纤维织物的高机械性能和涂层的防水服用性能于一体，实现了 0. 02~2.OGHz的高电磁屏蔽效果，电磁波屏蔽效果显著，屏蔽效率高，可用于电磁屏蔽防护 服的衬材和轻结构建材及户外帐篷的面料。
[0007] 本发明在碳纤维织物的基础上进行了加工和改进，保留了碳纤维织物的优秀的机 械性能，改善了碳纤维的易脆断性能，关键的是电磁屏蔽效能优越。
[000引本发明导电炭黑涂层厚度为1~3mm。本发明该涂层厚度可W在不过分增加碳纤 维织物的克重的同时保证能够完全将碳纤维包覆在涂层中。
[0009] 本发明另一目的是提出W上材料的制备方法。
[0010] 本发明制备方法包括W下步骤： 1) 去除碳纤维织物表面的油剂和杂质； 2) 在碳纤维织物表面聚合导电高聚物； 3) 将导电炭黑涂料涂覆在导电高聚物外。
[0011] 本发明工艺步骤简单上、合理，易于工业化批量生产，生产过程环保。
[0012] 进一步地：所述步骤1)中，将碳纤维织物先后经过丙酬和硝酸浸溃后，再W氨氧 化钢水溶液中和至中性后，W水冲洗、干燥。经过丙酬硝酸处理后的碳纤维织物呈酸性，用 碱中和可W减小因织物呈酸性对接下来的反应造成不必要的影响。
[0013] 步骤1)中，先将碳纤维织物浸入丙酬中20~30小时，取出后用清水洗净、惊干， 再将碳纤维织物放入硝酸水溶液中，在80°C条件下反应后，W水冲洗碳纤维织物，再W氨氧 化钢水溶液对碳纤维织物进行中和处理。足够长时间的丙酬处理可W充分去除碳纤维织物 表面在加工过程中加入的油剂，80°C的反应温度一方面可W加快反应的速度，另一方面又 不至于到达硝酸的沸点，使硝酸分解，产生有害的二氧化氮。
[0014] 所述步骤2)中，将碳纤维织物置于十二烷基苯横酸钢溶液中浸溃后惊干，再置于 化CI3水溶液中浸溃，再于温度为〇°C~5°C化咯单体溶液反应，待反应结束后清洗，再将干 燥。十二烷基苯横酸钢溶液处理可W提高氧化反应的效率，FeCls水溶液作为氧化反应的氧 化剂，低温环境下的氧化反应可W防止化咯单体的挥发。
[0015] 所述步骤2)中，用于浸溃碳纤维织物的十二烷基苯横酸钢溶液的浓度为 0.02mol/l，通过乳化作用使溶液中的氧化反应更彻底；用于浸溃化CI3水溶液的浓度 为0. 13mol/l，过量的化CI3可W使氧化反应更完全；用于反应的化咯单体溶液浓度为 0. 5mol/l，确保化咯单体能够被完全反应，不造成浪费。
[0016] 对步骤2)反应操作4~6次，即将碳纤维织物置于十二烷基苯横酸钢溶液浸溃、 惊干、再置于化CI3水溶液中浸溃、于温度为〇°C~5°C化咯单体溶液反应、清洗、干燥循环 处理4~6次。经过多次循环处理的碳纤维织物表面能够聚合足量的导电高聚物，从而具 有更好的电磁屏蔽效能。
[0017] 所述步骤3)中，将导电炭黑粉末、硅烷偶联剂KH-550和水性附着力促进剂DN-630 混合均匀后，再加入水性聚氨醋，揽拌混合均匀形成涂料；将涂料均匀地涂覆在上步处理后 的干燥碳纤维织物的正、反两面。经过涂层涂覆的碳纤维织物具备了一定的防水功能，同时 可W避免由于碳纤维的脆性造成的碳纤维织物易磨毛的现象，并且可W提高碳纤维织物的 稳定性，不易脱散。
[001引导电炭黑质量含量过低会导致涂层的导电性能较差，电磁屏蔽性能较低；而导电 炭黑的质量含量过高会使导电炭黑粉末在聚氨醋中不能完全分散，使涂层出现开裂的情 况。因此，本发明优选的涂料中，导电炭黑粉末占涂料总质量的15%。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明产品的结构示意图。
[0020] 图2为本发明产品的电磁波屏蔽效能与电磁波频率的关系图。
【具体实施方式】<