电磁屏蔽碳纤维复合材料、其制备工艺和医疗设备用外壳制造技术

本公开提供了一种电磁屏蔽碳纤维复合材料、其制备工艺和医疗设备用外壳。电磁屏蔽碳纤维复合材料的制备工艺中复合材料包括占总重量的重量百分比为30％

【技术实现步骤摘要】
电磁屏蔽碳纤维复合材料、其制备工艺和医疗设备用外壳


[0001]本公开涉及碳纤维复合材料技术，具体而言，涉及一种电磁屏蔽碳纤维复合材料及其制备工艺和使用该复合材料的医疗设备用外壳。

技术介绍

[0002]当前，为了有效抑制设备内或者设备外的电磁干扰，医疗设备的外壳所使用的材料大多为金属材料。金属材料比重高，壳体笨拙沉重，不利于移动或便携式使用。而采用塑胶或玻璃纤维制品的外壳其材料强度差，抗辐射能力差。为了获得抗电磁干扰的效果，这些材料后期采用了电镀或喷导电漆的工艺，但由于电镀容易使底材的机械性能发生改变，喷导电漆多存在喷漆不均匀的问题，所以容易造成电磁屏蔽和抗电磁干扰性能较差或出现导电漆掉落的缺陷。此外，使用以上材料会因结构分块而不利于产品的密封设计。
[0003]碳纤维材料在强度、重量、电磁屏蔽方面具有较好的性能，但其成本昂贵、工艺复杂并且缺乏可塑性。为了在医疗设备中利用碳纤维材料的电磁屏蔽性能，设备材料中需要含量较高的碳纤维，然而由于碳纤维材料无法制备成复杂的结构，其与树脂等材料的浸润性差，因此很难实现高效的量产制备。
[0004]因此，需要一种碳纤维复合材料及其制备工艺，保证电磁屏蔽效果的同时，实现制备过程自动化以及制备产品的质量稳定。

技术实现思路

[0005]本公开提供一种电磁屏蔽碳纤维复合材料及其制备工艺，以解决上述一个或多个技术问题。
[0006]根据本公开的第一方面的实施例提供了一种电磁屏蔽碳纤维复合材料，其包括占复合材料总重的重量百分比为约30％
‑<br/>70％的碳纤维丝和约28
‑
68％的树脂和/或热塑性塑料，及1500目以上的鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末，其中至少部分碳纤维丝表面覆盖厚度为1
‑
2微米的鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末。
[0007]在碳纤维丝表面形成鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末的薄膜可以改善碳纤维丝表面与塑料或树脂的浸润性，使得碳纤维丝和这些材料能更好地结合。此外，选取1500目以上的鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末可以增加导电性和电磁屏蔽效能。在本公开的实施例中，石墨粉末厚度只需要1
‑
2微米就可以起到上述效果。在本公开的实施例中，复合材料各组份的总含量是100％。
[0008]可选的，根据本公开的第一方面的实施例，鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末占复合材料的总重的重量百分比为约1
‑
2％，用无水乙醇或丙酮水溶液稀释之后喷涂在碳纤维丝表面,所述鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末与无水乙醇或者丙酮水溶液的重量百分比为约2
‑
4％。一方面无水乙醇和丙酮易于挥发，另一方面可以增强碳纤维的表面活性。通过将鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末以重量比为2
‑
4％进行稀释可以使得喷涂更加均匀。可选地，碳纤维丝的70％以上的表面覆盖厚度为1
‑
2微米的磷片石墨粉末或者石墨烯粉末。可选地，碳纤
维丝的90％以上的表面覆盖厚度为1
‑
2微米的磷片石墨粉末或者石墨烯粉末。可选地，碳纤维丝的全部表面覆盖厚度为1
‑
2微米的磷片石墨粉末或者石墨烯粉末。
[0009]可选的，根据本公开的第一方面的实施例，热塑性塑料为丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物与聚碳酸酯的复合材料或者聚酰胺塑料，基于复合材料的总重，碳纤维丝的重量百分比为约45％
‑
65％，所述热塑性塑料的重量百分比可以为约33％
‑
53％。可选的，碳纤维丝的重量百分比可以为约50％
‑
65％，所述热塑性塑料的重量百分比可以为约33％
‑
49％。可选的，碳纤维丝的重量百分比可以至少为约50％。可选的，碳纤维丝的重量百分比为约60％。
[0010]可选的，根据本公开的第一方面的实施例，所述树脂为环氧树脂或者乙烯基树脂，基于复合材料的总重，所述碳纤维丝的重量百分比为约45％
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65％，树脂的重量百分比为约28％
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45％。可选的，所述碳纤维丝的重量百分比为约50％
‑
65％，树脂的重量百分比为约28％
‑
40％。可选的，碳纤维丝的重量百分比可以至少为约50％。可选的，碳纤维丝的重量百分比为约60％。
[0011]可选的，所述电磁屏蔽碳纤维复合材料的电磁屏蔽效能在10KHz
‑
18GHz下不低于40dB。
[0012]根据本公开的第二方面的实施例提供了一种电磁屏蔽碳纤维复合材料的制备工艺，其中所述复合材料包括占总重量的重量百分比为约30％
‑
70％的碳纤维丝和约28
‑
68％的树脂和/或热塑性塑料，及1500目以上鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末，所述制备工艺包括将碳纤维丝编织成网；放置在丙酮水溶液中浸泡并且在浸泡之后进行超声；用蒸馏水清洗并且烘干；将磷片石墨粉末或石墨烯粉末用无水乙醇或丙酮水溶液稀释之后喷涂在碳纤维丝的表面，干燥后厚度为1
‑
2微米；将干燥后的碳纤维丝与树脂和/或热塑性塑料一起成型。清洗步骤可以增加碳纤维表面活性。将稀释浓度比较低的磷片石墨粉末或者石墨烯粉末喷涂在碳纤维表面可以获得比较均匀的喷涂效果。喷涂磷片石墨粉末或者石墨烯粉末提高了碳纤维的浸润性，使得其与塑料或者树脂结合程度更好。
[0013]可选的，根据本公开的第二方面的实施例，其中用于浸泡碳纤维丝的所述丙酮溶液的浓度为30％
‑
50％，在丙酮溶液中浸泡、超声以及用蒸馏水清洗的步骤在50℃
‑
60℃的温度下进行。
[0014]可选的，根据本公开的第二方面的实施例，其中所述鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末占复合材料的总重的重量百分比约1
‑
2％，所述鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末用无水乙醇或丙酮水溶液稀释，所述鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末与无水乙醇或者丙酮水溶液的重量百分比为约2
‑
4％。
[0015]可选的，根据本公开的第二方面的实施例，其中所述复合材料包括热塑性塑料和添加剂，将干燥后的碳纤维丝与树脂和/或热塑性塑料一起成型包括以下步骤：
[0016]将干燥后的碳纤维丝切割为长度1英寸以下的短切碳纤维丝；
[0017]将热塑性塑料与添加剂搅拌均匀并烘干；
[0018]加入短切碳纤维丝搅拌均匀作为混合料；
[0019]将混合料加入造粒机进行造粒；
[0020]使用注塑机进行注塑，压力约80
‑
90MPa，成型时间约30
‑
70秒。
[0021]可选地，碳纤维丝的长度可以在10mm以下，例如可以为5mm以下，例如可以为3mm。
较短的碳纤维丝有利于碳纤维丝在复合材料中均匀分布，并且相互搭接。
[0022]可选的，根据本公开的第二方面的实施例，其中所述复合材料包括热塑性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁屏蔽碳纤维复合材料的制备工艺，其中所述复合材料包括占总重量的重量百分比为30％
‑
70％的碳纤维丝和28
‑
68％的树脂和/或热塑性塑料，以及1500目以上的鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末，所述制备工艺包括将碳纤维丝编织成网；放置在丙酮水溶液中浸泡并且在浸泡之后进行超声；用蒸馏水清洗并且烘干；将磷片石墨粉末或石墨烯粉末用无水乙醇或丙酮水溶液稀释之后喷涂在碳纤维丝的表面，干燥后厚度为1
‑
2微米；将干燥后的碳纤维丝与树脂和/或热塑性塑料一起成型。2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽碳纤维复合材料的制备工艺，其中用于浸泡碳纤维丝的所述丙酮溶液的浓度为30％
‑
50％，在丙酮溶液中浸泡、超声以及用蒸馏水清洗的步骤在50℃
‑
60℃的温度下进行。3.根据权利要求1所述的电磁屏蔽碳纤维复合材料的制备工艺，其中所述鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末占复合材料的总重的重量百分比1
‑
2％，所述鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末用无水乙醇或丙酮水溶液稀释，所述鳞片石墨粉末或者石墨烯粉末与无水乙醇或者丙酮水溶液的重量百分比为2
‑
4％。4.根据权利要求1所述的电磁屏蔽碳纤维复合材料的制备工艺，其中所述复合材料包括热塑性塑料和添加剂，所述将干燥后的碳纤维丝与树脂和/或热塑性塑料一起成型包括以下步骤：将干燥后的碳纤维丝切割为长度1英寸以下的短切碳纤维丝；将所述热塑性塑料与添加剂搅拌均匀并烘干；加入短切碳纤维丝搅拌均匀作为混合料；将混合料加入造粒机进行造粒；使用注塑机进行注塑，压力80
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90MPa，成型时间30
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70秒。5.根据权利要求1所述的电磁屏蔽碳纤维复合材料的制备工艺，其中所述复合材料包括热塑性塑料和添加剂，所述将干燥后的碳纤维丝与树脂和/或热塑性塑料一起成型包括以下步骤：将所述热塑性塑料与添加剂搅拌均匀并烘干；准备模具并将其安装在挤出机上，用挤出机将烘干的热塑性塑料和碳纤维丝拉挤冷却成型；粉碎成注塑粒料；使用注塑机进行注塑，压力80
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90MPa，成型时间30
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70秒。6.根据权利要求1所述的电磁屏蔽碳纤维复合材料的制备工艺，其中所述树脂包括环氧树脂或者乙烯基树脂，所述复合材料还包括添加剂，所述将干燥后的碳纤维丝与树...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庚，李文峰，
申请(专利权)人：北京瑞承天启医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：