导电复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种导电复合材料及其制备方法。该导电复合材料的原料包括基体和填料，基体为特氟隆树脂，填料的表面具有金属涂层。将表面具有金属涂层的填料掺入特氟隆树脂中，使得制备出的复合材料具有导电的特性，解决了现有技术中在复合材料表面电镀金属涂层困难以及电镀后的金属镀层与复合材料表面的结合力差且易脱落的问题，并且混合后填料表面的金属涂层包覆在树脂内避免了与空气接触，解决了现有技术中复合材料表面上的金属涂层易被氧化导致的导电性差的问题，提高了材料的耐久性，能够较好地应用到假目标伪装、导弹、火箭壳体以及飞机雷达罩等领域。
【专利说明】导电复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料处理【技术领域】，具体而言，涉及一种导电复合材料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 树脂基复合材料由于具有质轻、比强度高、耐老化、高性价比W及成型工艺简单等 优点，广泛应用于假目标伪装、导弹、火箭壳体W及飞机雷达罩等方面。但是复合材料一般 具有介电常数低、透波率高等特点，而高透波率将导致一些复合材料罩内的信号暴露容易 地被探测器探测到，进而被敌方发现，更为严重的是当电磁波穿透武器系统的敏感器件时， 极易使指挥系统失效或者指令错误，严重影响武器装备的安全。因此，如何对复合材料进行 处理，使得复合材料既具有金属的导电性又能屏蔽微波透过就具有非常重要的意义，也是 目前研究的焦点。
[0003] 目前对于复合材料金属化的处理一般采用电锻的方法在其表面形成导电涂层，即 将导电涂层涂覆在复合材料的表面制得，但由于复合材料本身不导电，使得电锻后导电涂 层与复合材料的结合力不好、复合材料表面的金属涂层容易被氧化W至于导电性较差等问 题。虽然采用金、银等贵金属作为复合材料表面的导电涂层具有导电率好等优势，但成本太 高。因此，目前迫切需要出现一种较好的复合材料及其处理工艺，使得该复合材料既具有金 属特性又可W避免复合材料与涂层结合力差易脱落、氧化的问题，该样就解决了复合材料 难W应用到假目标伪装、导弹、火箭壳体W及飞机雷达罩等领域。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种导电复合材料及其制备方法，W解决现有技术中存在的复合 材料表面导电层易脱落的技术问题。
[0005] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种导电复合材料，该导电复 合材料的原料包括基体和填料，基体为特氣隆树脂，填料的表面具有金属涂层。
[0006] 进一步地，填料选自球状填料、片状填料、棒状填料和针状填料中的一种或多种。
[0007] 进一步地，球状填料为玻璃球。
[0008] 进一步地，玻璃球为中空玻璃球。
[0009] 进一步地，玻璃球的外直径为10?500 y m，优选为50?100 y m。
[0010] 进一步地，特氣隆树脂选自聚四氣己帰树脂、氣化己帰丙帰共聚物、过氣焼基化 物、己帰和四氣己帰共聚物中的一种或多种。
[0011] 进一步地，特氣隆树脂与填料的体积比为1:9?1:1，优选为1:4?2:3,最优选为 3. 2 :6. 8。
[0012] 进一步地，金属涂层选自金、银、铜、媒和铅中的一种或多种组合，优选地，金属涂 层为银。
[0013] 进一步地，金属涂层的厚度为10?100 um，优选为10?30 um。
[0014] 根据本发明的另一方面，提供了一种导电复合材料的制备方法，包括W下步骤： S1、将特氣隆树脂和填料混合，在室温下揽拌均匀，得到混合料；W及S2、将混合料固化，得 到导电复合材料；其中，填料的表面具有金属涂层。
[0015] 进一步地，步骤S1中将特氣隆树脂和填料按照体积比1:9?1:1混合，步骤S2中 将混合料在30(TC?40(TC下固化1?10小时。
[0016] 应用本发明的技术方案，将表面具有金属涂层的填料惨入特氣隆树脂中，使得制 备出的复合材料具有导电的特性，解决了现有技术中在复合材料表面电锻金属涂层困难W 及电锻后的金属锻层与复合材料表面的结合力差且易脱落的问题，并且混合后填料表面的 金属涂层包覆在树脂内避免了与空气接触，解决了现有技术中复合材料表面上的金属涂层 易被氧化导致的导电性差的问题，提高了材料的耐久性，能够较好地应用到假目标伪装、导 弹、火箭壳体W及飞机雷达罩等领域。
【具体实施方式】
[0017] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可W相 互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
[0018] 为了解决现有技术中存在的复合材料表面很难金属化W及金属化后的金属涂层 容易脱落的问题，本发明提供了一种导电复合材料。该导电复合材料包括基体和填料，其中 基体为特氣隆树脂，填料的表面具有金属涂层。
[0019] 将表面具有金属涂层的填料惨入特氣隆树脂中，使得制备出的复合材料具有导电 的特性，解决了现有技术中在复合材料表面电锻金属涂层困难W及电锻后的金属锻层与复 合材料表面的结合力差且易脱落的问题，并且混合后填料表面的金属涂层包覆在树脂内避 免了与空气接触，解决了现有技术中复合材料表面上的金属涂层易被氧化导致的导电性差 的问题，提高了材料的耐久性，能够较好地应用到假目标伪装、导弹、火箭壳体W及飞机雷 达罩等领域。
[0020] 本发明选择特氣隆树脂主要是考虑到其具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、吸水率低、 电气性能稳定等优势，通过向特氣隆树脂中添加一定量的填料得到的复合材料不仅具有特 氣隆树脂材料的耐温、耐腐蚀W及耐磨等优点，由于所添加的填料的表面具有金属层，同时 也解决了复合材料导电的问题。
[0021] 其中，特氣隆树脂选自聚四氣己帰树脂、氣化己帰丙帰共聚物、过氣焼基化物、己 帰和四氣己帰共聚物中的一种或多种。优选采用聚四氣己帰（PTFE)树脂，聚四氣己帰中的 氣原子取代了聚己帰中的氨原子，由于氣原子半径（0. 〇64nm)大于氨原子半径（0. 028)，使 得C-C链由聚己帰的平面的、充分伸展的曲折构象渐渐扭转到PTFE的螺旋构象，由于PTFE 不同一般的分子组成与结构，使其具有了优异的介电性能、宽广的工作温度范围、良好的非 炭化烧蚀性、极好的耐化学腐蚀性等优良性能，由于具有如此优异的综合性能，聚四氣己帰 作为复合材料树脂基体的优势非常明显。
[0022] 本发明中所采用的填料可W包括规则颗粒状填料和/或不规则颗粒状填料。优选 地，填料选自球状填料、片状填料、棒状填料和针状填料中的一种或多种。最优选地，球状填 料为玻璃球，本发明中所指的玻璃球包括等径的圆形玻璃球和不等经的楠圆形玻璃球。其 中玻璃球优选为中空玻璃球，采用中空玻璃球可W减轻复合材料的重量，能够更好地应用 到假目标伪装、导弹、火箭壳体w及飞机雷达罩等领域。
[0023] 本发明通过加入表面具有金属涂层的填料不仅可W实现复合材料导电的特性，有 利于后续的电锻工艺，还可W提高复合材料的机械强度。优选地，特氣隆树脂与填料的体积 比为1:9?1:1，优选为1:4?2:3,最优选为3. 2:6. 8。将特氣隆树脂与填料的体积比控制 在上述范围内能够得到导电性和抗剥离强度较好的复合材料。
[0024] 根据本发明的一种典型实施方式，金属涂层选自金、银、铜、媒和铅中的一种或多 种组合，优选地，金属涂层为银。本发明所采用的金属涂层的厚度为10?100 ym，优选为 10?30 y m。将位于填料表面的金属涂层的厚度限制在上述范围内，既能够保证具有填料 的复合材料的导电性，又不会导致位于填料表面的金属涂层脱离。本发明所采用的玻璃球 可W具有任何合适的直径或为合适直径的混合。优选地，玻璃球的直径为1?500 y m，进一 步优选地，玻璃球的直径为10?100 ym，此处的直径是指玻璃球的外直径。
[0025] 除了上述原料外，本发明还包括占导电复合材料的原料总重量0. 1%?5%的娃焼 偶联剂。通过添加娃焼偶联剂可W对特氣隆树脂进行表面改性，使得特氣隆树脂与玻璃球 具有更好的表面结合力，有利于后续的电锻工艺，进而提高了复合材料表面与电锻的金属 涂层的结合力，提高了抗剥离强度。为了进一步降低复合材料的重量，优选地，玻璃球为中 空玻璃球，采用中空玻璃球得到的复合材料应用到假目标伪装、导弹、火箭壳体W及飞机雷 达罩上具有更好的效果。
[0026] 根据本发明的另一方面，提供了一种导电复合材料的制备方法，包括W下步骤： S1、将特氣隆树脂和填料混合，在室温下揽拌均匀，得到混合料；W及S2、将混合料固化，得 到导电复合材料；其中，填料的表面具有金属涂层。优选地，步骤S1中将氣隆树脂和填料按 照体积比1:9?1:1混合，步骤S2中将混合料在30(TC?40(TC下固化1?10小时。最优 选地，步骤S2中先将混合料于330°C固化2小时，之后于380°C固化6小时。采用本发明的 方法操作简单，且不需要大型仪器和设备，方便大规模生产。
[0027] 下面结合具体实施例进一步说明本发明的有益效果。
[0028] 实施例1
[0029] 将聚四氣己帰树脂与空也圆形玻璃球按照体积比3. 8:6. 2混合，在室温下揽拌得 到混合料。将混合料先在33CTC下固化2小时，之后再在38(TC下固化6小时，得到导电复合 材料。其中所采用的空也玻璃球的直径为10 y m，空也玻璃球表面的银锻层厚度为20 y m。
[0030] 实施例2?6
[0031] 实施例2?6的操作步骤与实施例1相同，具体不同之处见表1。
[00础 对比例1
[0033] 对比例1的操作步骤与实施例1相同，具体不同之处见表1。
[0034] 将实施例1?6 W及对比例1中制备出的导电复合材料均成型为厚度为3cm的层 压板样品，对每个层压板样品进行等离子表面处理，之后在相同的条件下分别进行电锻，使 层压板的表面电锻有金属涂层，具体工艺如下：
[0035] 将层压板样品分别放入电锻槽中，在20°C?25°C的温度下用每升中含180?240g 硫酸铜、20?25ml纯硫酸、80?lOOmg氯离子、0. 5?1. Omg的2-琉基苯并咪哇、0. 3? 0. 8mg己撑硫脈和10?20mg聚二硫二丙焼賴酸轴的混合液对上述丙丽溶液清洗后的表面 进行电锻铜储量，电流密度为0. 5?1. 5A/血2,直至达到预定的厚度。用丙丽溶液清洗上述 电锻铜处理后的表面，由此得到表面电锻有金属涂层的导电复合材料。
[0036] 对实施例1?6和对比例1中制备的具有金属涂层的导电复合材料进行检测，其 中采用拉力试验机来测试样品的数据并根据GB2791-81中规定的求积仪法来计算剥离强 度，具体结果见表1。
[0037] 表 1
[0038]
【权利要求】
1. 一种导电复合材料，其特征在于，所述导电复合材料的原料包括基体和填料，所述基 体为特氟隆树脂，所述填料的表面具有金属涂层。
2. 根据权利要求1所述的导电复合材料，其特征在于，所述填料选自球状填料、片状填 料、棒状填料和针状填料中的一种或多种。
3. 根据权利要求2所述的导电复合材料，其特征在于，所述球状填料为玻璃球。
4. 根据权利要求3所述的导电复合材料，其特征在于，所述玻璃球为中空玻璃球。
5. 根据权利要求4所述的导电复合材料，其特征在于，所述玻璃球的外直径为10? 500 u m，优选为 50 ?100 u m。
6. 根据权利要求1所述的导电复合材料，其特征在于，所述特氟隆树脂选自聚四氟乙 烯树脂、氟化乙烯丙烯共聚物、过氟烷基化物、乙烯和四氟乙烯共聚物中的一种或多种。
7. 根据权利要求1所述的导电复合材料，其特征在于，所述特氟隆树脂与所述填料的 体积比为1:9?1:1，优选为1:4?2:3,最优选为3. 2 :6. 8。
8. 根据权利要求1所述的导电复合材料，其特征在于，所述金属涂层选自金、银、铜、镍 和铝中的一种或多种组合，优选地，所述金属涂层为银。
9. 根据权利要求1所述的导电复合材料，其特征在于，所述金属涂层的厚度为10? 100 U m，优选为 10 ?30 u m。
10. -种导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 将特氟隆树脂和填料混合，在室温下搅拌均匀，得到混合料；以及 52、 将所述混合料固化，得到所述导电复合材料； 其中，所述填料的表面具有金属涂层。
11. 根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中将所述特氟隆树脂 和所述填料按照体积比1:9?1:1混合，所述步骤S2中将混合料在300°C?400°C下固化 1?10小时。
【文档编号】C08K7/00GK104513447SQ201310465531
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】不公告发明人 申请人:深圳光启创新技术有限公司