一种镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜及其制备方法，所述电磁屏蔽薄膜包括镀镍碳纤维织物和封装热塑性树脂，镀镍碳纤维织物由镀镍碳纤维相互交错形成且镀镍碳纤维表面的镍为纳米锥型。其制备方法为：(1)对碳纤维进行加热除胶；(2)将步骤(1)处理好的碳纤维表面电镀一层纳米锥镍；(3)将步骤(2)得到的镀镍碳纤维进行剪切、搅拌、抽滤得到电镀纳米锥镍碳纤维织物；(4)用步骤(3)得到的碳纤维织物烘干后用热塑性树脂进行热处理封装，得到电镀纳米锥镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜；由于纳米锥镍的特殊形貌和物理特性，薄膜具有导电性高、稳定性好、力学性能优异和屏蔽性能高等优势，有望在电磁屏蔽领域得到实际应用。电磁屏蔽领域得到实际应用。电磁屏蔽领域得到实际应用。

【技术实现步骤摘要】
一种镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种电磁屏蔽材料及其制备方法，特别涉及一种镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的高速发展，电磁波被广泛应用于电子、家用电器、通信工具、计算机设备、信息设备、电动工具、航空航天产业、医疗以及科技等各个领域。在享受这一切所带来的方便的同时，有限空间内的电磁环境恶化异常严重，由此引发出一系列日益严重的社会问题及环境问题，例如电磁干扰、电磁信息泄密以及电磁能量辐射对人体健康造成的危害等。具有高屏蔽效能、高吸收性能的柔性电磁防护材料正逐步成为目前研究的热点。
[0003]传统电磁屏蔽材料多为金属，但是金属具有较高的热敏感性，实际应用中容易被红外探测到，不利于装备的隐身，且大多较为沉重。碳基电磁屏蔽材料由于其质量轻，化学稳定性好，导电性好的特点逐渐映入人们眼帘。如CN112175390A专利公开采用碳纤维制备的电磁屏蔽材料，专注研究了碳纤维与镍钴涂层之间的结合力问题，却忽略了镍钴涂层与树脂基体之间的结合力问题，且后续的烧结温度过高，可能会对纤维本身力学性能造成不良影响。另外CN107498891A等碳纳米复合材料的制备工艺较为复杂，柔性较差。所以探索并制备电导率高，耐热性良好，厚度薄的电磁屏蔽材料有着重要的应用价值。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的第一目的为提供一种具有高导电性、高矫顽力、高电磁屏蔽的镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜；本专利技术的第二目的为提供所述镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜的制备方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜，包括镀镍碳纤维织物和封装材料热塑性树脂，所述镀镍碳纤维织物由镀镍碳纤维相互交错形成且镀镍碳纤维表面的镍为纳米锥型。
[0006]优选的，所述镀镍碳纤维的长度为1～2mm。
[0007]本专利技术所述镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)对碳纤维进行加热除胶；
[0009](2)将步骤(1)处理好的碳纤维表面电镀一层纳米锥镍；
[0010](3)将步骤(2)得到的镀镍碳纤维剪切、搅拌、抽滤得到电镀纳米锥镍碳纤维织物；
[0011](4)用步骤(3)得到的碳纤维织物烘干后用热塑性树脂进行热处理封装，得到电镀纳米锥镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜。
[0012]优选的，步骤(2)中，所述电镀采用双电极电镀的方法，碳纤维连接直流电源正极作为阴极，两个镍板并联连接直流电源负极作为阳极。
[0013]优选的，步骤(2)中，所述电镀的电镀液中：镍离子含量为20～60g/L，硫酸铵含量为10～50g/L，葡萄糖酸钠含量为10～60g/L。
[0014]优选的，步骤(2)中，所述电镀条件为：电镀液pH为2～7，温度为20～70℃，电流密度为0.5～2A/m
2,
，电镀时间为20～30min。
[0015]优选的，步骤(1)中，所述加热除胶的温度为350～450℃。在此温度范围下，不仅能去除碳纤维表面的胶体，而且还可以使碳纤维发生氧化，增加碳纤维表面的含氧基团，碳纤维变得亲水，增强与水的浸润性，促进碳纤维在镀液中的分散，从而获得均匀镀层。
[0016]优选的，步骤(4)中，所述热塑性树脂为聚酰亚胺，固含量为10～20％，热处理温度为180～220℃。
[0017]专利技术机理：本专利技术在碳纤维表面电镀一层纳米锥镍，一方面，纳米锥镍顶部的晶粒尺寸已小于单畴临界尺寸，畴壁之间更容易发生碰撞，与常规镀镍碳纤维相比，纳米锥镍具有更高的矫顽力；另一方面，经过剪切、搅拌、抽滤后得到的纳米锥镍碳纤维织物相比常规镍碳纤维织物具有更高的导电性能；由此，纳米锥镍碳纤维基薄膜具有更优异的电磁屏蔽性能。此外，纳米锥镍可以与树脂基体之间产生钉扎作用，避免镀镍碳纤维与树脂分离，有利于提升薄膜整体的力学性能。。
[0018]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)该镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜中镍为纳米锥镍，由于纳米锥镍的特殊形貌，从而具有高导电性、高矫顽力和高电磁屏蔽性能；(2)该制备方法简单，易于工业化。
附图说明
[0019]图1为实施例1电化学阳极氧化后碳纤维表面扫描电镜图(10000倍)；
[0020]图2为实施例1电镀纳米锥镍碳纤维扫描电镜图(20000倍)；
[0021]图3为实施例1电镀纳米锥镍碳纤维扫描电镜图(200000倍)；
[0022]图4为对比例1电镀常规镍碳纤维扫描电镜图(10000倍)；
[0023]图5为实施例1抽滤后电镀镍碳纤维形成的织物扫描电镜图(200倍)；
[0024]图6为实施例1和对比例1合成的两种电镀镍碳纤维的磁滞回线；
[0025]图7为实施例1和对比例1合成的两种电镀镍碳纤维基聚酰亚胺薄膜的抗拉性能；
[0026]图8为实施例1和对比例1合成的两种电镀镍碳纤维基聚酰亚胺薄膜的弹性模量；
[0027]图9为对比例1电镀常规镍碳纤维基聚酰亚胺薄膜的拉伸断口图(500倍)；
[0028]图10为实施例1电镀纳米锥镍碳纤维基聚酰亚胺薄膜的拉伸断口图(2000倍)；
[0029]图11为实施例1电镀纳米锥镍碳纤维基聚酰亚胺薄膜的拉伸断口图(10000倍)；
[0030]图12为实施例1和对比例1合成的两种电镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜的导电性能；
[0031]图13为实施例1～5碳纤维电镀纳米锥镍基聚酰亚胺薄膜的屏蔽效能图；
[0032]图14为对比例1～5碳纤维电镀常规镍基聚酰亚胺薄膜的屏蔽效能图。
具体实施方式
[0033]下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0034]实施例1
[0035]本专利技术的镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜其制备方法包括以下步骤：
[0036](1)将一段单丝含量为12K的碳纤维束置于马弗炉中，在400℃下加热去除碳纤维表面胶体；
[0037](2)将步骤(1)处理好的碳纤维，采用双电极电镀的方法，碳纤维连接直流电源正极作为阴极，两个镍板并联连接直流电源负极作为阳极，将系统置于配置好的电镀液中电镀一层纳米锥镍，电镀液中镍离子含量为20g/L，由氯化镍提供；添加剂为硫酸铵和葡萄糖酸钠，硫酸铵含量为10g/L、葡萄糖酸钠含量为10g/L，电镀液pH为5，温度为60℃，电流密度为0.5A/m
2,
，电镀时间为30min，镀镍碳纤维上的镀层质量占比约为20％；
[0038](3)裁取0.1g的电镀纳米锥镍碳纤维进行剪切。采用纤维切断机裁切成1～2mm，然后经搅拌、抽滤后得到电镀纳米锥镍碳纤维织物，放入特制模具中烘干；
[0039](4)用步骤(3)得到的碳纤维织物，滴加2mL固含量为10％～20％的聚酰亚胺树脂，浸没后放入烘箱中进行热处理，并逐渐升温至200℃，保温2h热酰亚胺化，得到电镀纳米锥镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜，其特征在于，包括镀镍碳纤维织物和封装材料热塑性树脂，所述镀镍碳纤维织物由镀镍碳纤维相互交错形成且镀镍碳纤维表面的镍为纳米锥型。2.根据权利要求1所述镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜，其特征在于，所述镀镍碳纤维的长度为1～2mm。3.一种权利要求1或2所述镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对碳纤维进行加热除胶；(2)将步骤(1)处理好的碳纤维表面电镀一层纳米锥镍；(3)将步骤(2)得到的镀镍碳纤维剪切、搅拌、抽滤得到电镀纳米锥镍碳纤维织物；(4)用步骤(3)得到的碳纤维织物烘干后用热塑性树脂进行热处理封装，得到电镀纳米锥镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜。4.根据权利要求3所述镀镍碳纤维基电磁屏蔽薄膜的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇鑫，王杰，张高峰，王昊，陈佳欢，何震，尹丽，王冬朋，吴艺辉，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：