一种三维立体树脂基碳纤维复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三维立体树脂基碳纤维复合材料及其制备方法，该方法包括如下步骤：S1、制备改性碳纤维；S2、制备三维立体碳纤维多尺度增强体；S3、将所述步骤S2中的三维立体碳纤维多尺度增强体浸入热塑性树脂，在微米级多尺度下、XYZ三维方向上均形成连续微观网络结构、且以Z方向为主延伸的微观网络结构，得到高导热、强电磁屏蔽的三维立体树脂基碳纤维复合材料。本发明专利技术的制备方法及复合材料，通过三维网络的预先构筑，有利于增大填料间的接触面积，降低填料之间的界面热阻，由此使制备的复合材料具有高导热性能和强电磁屏蔽、力学性能性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种三维立体树脂基碳纤维复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能材料
，具体涉及一种高导热、强电磁屏蔽三维立体树脂基碳纤维复合材料及其制备方法。尤其涉及一种三维立体碳纤维多尺度增强体及其复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着通讯、电子行业的发展，特别是5G技术的兴起，移动设备、通讯基站功率日益增加，设备元器件散热问题变得日益重要。因此通讯、电子行业对高导热散热材料的需求日益增加，与传统的笨重的金属散热器相比，导热高分子材料有轻质、易加工、可再生等优点，因此新一代热塑性导热高分子复合材料有望取代金属成为散热器材料的主体。
[0003]碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）是以碳纤维为增强体、树脂为基体的一种复合材料，基体通常为热固性树脂或热塑性树脂。CFRP复合材料由于其比强度高、比刚度高、耐腐蚀性能好等优良性能，在航空航天、运动器材、风力发电等领域具有广泛的工程应用并稳步增长。
[0004]由于碳纤维因其聚丙烯腈原丝在制备过程中经历了高温碳化、石墨化的处理过程，导致碳纤维表面光滑且缺少活性官能团，与树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维立体树脂基碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、制备改性碳纤维：A. 将功能填料稀土氧化物、石墨烯粉末和二胺单体按配比均匀分散于非质子极性溶剂并充分超声搅拌，得到分散液a；B. 超声搅拌条件下，将1，2，4
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偏苯三酸酐酰氯缓慢滴加至分散液a中，形成分散液b，将连续碳纤维浸渍于分散液b中，经低温原位聚合，使功能填料在碳纤维表面均匀分散，即可制备改性碳纤维；步骤S2、制备三维立体碳纤维多尺度增强体：采用三维针刺工艺将改性碳纤维制成三维立体碳纤维针刺毡后多次浸渍氧化石墨烯分散液，经干燥和高温碳化后，使改性碳纤维中的碳纤维骨架与功能填料，在微米级尺度下进行三维网络的预先构筑，在Z轴方向上也形成连续的通路，得到三维立体碳纤维多尺度增强体；步骤S3、制备三维立体树脂基碳纤维复合材料将步骤S2所述的三维立体碳纤维多尺度增强体浸入热塑性树脂，使三维立体碳纤维多尺度增强体与热塑性树脂，进一步在微米级多尺度下、XYZ三维方向上均形成连续微观网络结构、且以Z方向为主延伸的微观网络结构，碳纤维骨架、功能填料与热塑性树脂在制备过程中构筑形成并且最终固化其三维导热、导电网络通路，增大填料间的接触面积，降低填料之间的界面热阻，制备得到可同时兼顾高导热、强电磁屏蔽及力学性能的三维立体树脂基碳纤维复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中所述的稀土氧化物为氧化镧或氧化铈；所述的二胺单体为聚酰亚胺二胺单体；所述的非质子极性溶剂主要为二甲亚砜、N,N
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二甲基甲酰胺、丙酮、1,3
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二甲基
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咪唑啉酮中的一种；所述的稀土氧化物、石墨烯粉末和二胺单体质量配比为1：0.5~10：1~50；所述的分散液a浓度为1g/40mL；所述的分散液b浓度为1g/50mL~1g/100mL；步骤S2所述的浸渍时间为1~60s；所述的低温温度范围为
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15℃~45℃；所述的多次具体为1~100次；所述的氧化石墨烯分散液浓度为0.1~50mg/mL；所述的高温碳化温度为400~1500℃。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合材料中热塑性树脂和三维立体碳纤维多尺度增强体重量占比分别为80~95%和5~20%。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低温原位聚合工艺主要是指先经过化学亚胺化后水相沉积后再经过热亚胺化处理，在碳纤维表面生成过...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐同乐，李雄，丁鹏，施利毅，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：