【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料领域，涉及一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着航空航天、交通运输、能源、医疗卫生等领域的快速发展，越来越多的电子产品和电器得到了广泛的应用，但这些电子产品产生的电磁辐射会对环境、设备和人体造成严重影响，所以抗电磁波干扰问题显得尤为突出。
2、碳纤维热塑性复合材料由不连续/连续碳纤维增强热塑性树脂构成。碳纤维具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量，同时，碳纤维具有优异的导电性能和力学性能。热塑性树脂的热结构具有可逆性，当温度高于其玻璃转变温度时软化，而当温度低于该温度时固化。热塑性树脂的优点包括：重量轻、成本低、比强度和硬度高、可增强振动阻尼和衰减声音、可增强冲击损伤容限(动能吸收)、设计自由度高、能够模塑成型复杂几何形状和结构、剪切和断裂强度优良、导热性可调、可回收、电磁屏蔽能力优良、在恶劣环境和无害环境的稳定性/耐久性优良。
3、电磁波进入碳纤维热塑性复合材料后，电磁波的能量被碳纤维热塑性复合材料的结构、内部界面或者添加的特殊吸波材料所吸收，然后转化成热能，同时碳纤维本身具有一定电导率和损耗，这使得其表面能够吸收一部分电磁波能量。因此，碳纤维热塑性复合材料有望成为具有屏蔽电磁干扰功能的理想材料。
4、专利cn105778494a公开了一种尼龙-碳纤维复合材料的制备方法，该专利将混合纤维(方解石纤维和碳纤维)加入混酸中酸化得到酸化纤维，再将酸化纤
5、专利cn105754266a公开了一种碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备方法，该专利首先对碳纤维进行表面改性，采用kh550和硝酸镧分两步对其进行改性，然后将改性碳纤维与聚四氟乙烯粉料进行机械共混，压制成型后再烧结，可以制得具有良好力学性能的复合材料。
6、然而，以上专利的复合材料的电磁屏蔽性能依然相对较差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法，具体提供一种电磁屏蔽性能优良的碳纤维热塑性复合材料及其制备方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种电磁屏蔽复合材料，包括树脂以及同时位于树脂中的碳纤维和带有氨基的硅烷偶联剂水解产物；
4、带有氨基的硅烷偶联剂水解产物包裹在碳纤维表面形成膜，带有氨基的硅烷偶联剂水解产物与树脂通过共价键连接。
5、本专利技术的电磁屏蔽复合材料具有优良的电磁屏蔽性能，一方面因为带有氨基的硅烷偶联剂水解产物与树脂通过共价键连接，显著提升了复合材料的界面性能，另一方面因为带有氨基的硅烷偶联剂水解产物包裹在碳纤维表面形成膜，可对电磁波起到阻碍作用。
6、作为优选的技术方案：
7、如上所述的一种电磁屏蔽复合材料，电磁屏蔽复合材料中碳纤维的体积含量为45％-55％，带有氨基的硅烷偶联剂水解产物的质量含量为0.5％-1.5％。
8、如上所述的一种电磁屏蔽复合材料，还包括位于树脂中的碳纳米管(导电填料，对电磁屏蔽性能有一定的提升作用)。
9、如上所述的一种电磁屏蔽复合材料，碳纳米管的质量为碳纳米管和树脂总质量的5％-15％。
10、如上所述的一种电磁屏蔽复合材料，电磁屏蔽复合材料在8.2-12.4ghz波段的emi为65-80db，电磁屏蔽复合材料的层间剪切强度为16-70mpa。
11、本专利技术还提供了制备如上任一项所述的一种电磁屏蔽复合材料的方法，将碳纤维布在带有氨基的硅烷偶联剂水解产物溶液中浸泡后干燥(在80-100℃的真空烘箱中烘干4-8h)，得到改性碳纤维布后，将改性碳纤维布与电磁屏蔽复合材料中除了碳纤维和带有氨基的硅烷偶联剂水解产物以外的组分热压复合，即得电磁屏蔽复合材料；
12、带有氨基的硅烷偶联剂水解产物溶液由带有氨基的硅烷偶联剂、乙醇和水的混合液反应形成，混合液中，带有氨基的硅烷偶联剂的质量分数为0.5％-1.5％；
13、浸泡的温度为30-60℃，时间为10-45min；
14、由于带有氨基的硅烷偶联剂水解产物相对于碳纤维布过量，且浸泡的温度和时间适宜，因此浸泡过程中带有氨基的硅烷偶联剂水解产物会包裹在碳纤维表面形成膜；
15、树脂的种类以及热压复合的条件满足：在热压复合过程中带有氨基的硅烷偶联剂水解产物的硅羟基与树脂的至少一种活性基团发生化学反应。
16、作为优选的技术方案：
17、如上所述的方法，碳纤维布为表面氧化处理的碳纤维布。
18、如上所述的方法，表面氧化处理的碳纤维布的制备过程为：依次对碳纤维布进行去胶处理、后处理和电化学氧化处理，即得表面氧化处理的碳纤维布；去胶处理的温度为450-550℃，时间为50-90min；后处理即用乙醇和去离子水冲洗干净后，在烘箱中烘干；电化学氧化处理在质量分数为3％-7％的碳酸氢铵电解液(溶剂为水)中进行，电化学氧化处理的电流密度为1-5a/m2，时间为60-120s；表面氧化处理的碳纤维布的表面含有羧基，能够在浸泡过程中与带有氨基的硅烷偶联剂水解产物的氨基发生化学反应，进而将带有氨基的硅烷偶联剂水解产物与碳纤维牢固结合。
19、如上所述的方法，带有氨基的硅烷偶联剂水解产物溶液的制备过程为：将带有氨基的硅烷偶联剂、乙醇和水混合后，在60-90℃下，以900-1500r/min的转速搅拌40-60min，即得带有氨基的硅烷偶联剂水解产物溶液，其中，水与乙醇的体积比为0.5-1.5:5.5-7.5；带有氨基的硅烷偶联剂为kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、a1110(γ-氨丙基三甲氧基硅烷)、a-120(n-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷)、kbm-602(n-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)和a1130(γ-氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷)中的一种以上。
20、如上所述的方法，树脂为pa6树脂、pa66、pbt(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、peek(聚醚醚酮)或环氧树脂，形态为粉末或颗粒。
21、如上所述的方法，热压复合的步骤如下：
22、s1：将电磁屏蔽复合材料中除了碳纤维和带有氨基的硅烷偶联剂水解产物以外的组分在共混仪中充分混合后，在90-110℃下干燥10-14h；
23、s2：准备热压模具，将模具清理干净，涂覆脱模剂，将改性碳纤维布与电磁屏蔽复合材料中除了碳纤维和带有氨基的硅烷偶联剂水解产物以外的组分在模具中交替铺层；
24、s3：将已经铺层好的模具放入热压机中，首先在0-0.5mpa的压力下升温至比树脂的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，包括树脂以及同时位于树脂中的碳纤维和带有氨基的硅烷偶联剂水解产物；
2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，电磁屏蔽复合材料中碳纤维的体积含量为45％-55％，带有氨基的硅烷偶联剂水解产物的质量含量为0.5％-1.5％。
3.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，还包括位于树脂中的碳纳米管。
4.根据权利要求3所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，碳纳米管的质量为碳纳米管和树脂总质量的5％-15％。
5.根据权利要求4所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，电磁屏蔽复合材料在8.2-12.4GHz波段的EMI为65-80dB，电磁屏蔽复合材料的层间剪切强度为16-70MPa。
6.制备如权利要求1～5任一项所述的一种电磁屏蔽复合材料的方法，其特征在于，将碳纤维布在带有氨基的硅烷偶联剂水解产物溶液中浸泡后干燥，得到改性碳纤维布后，将改性碳纤维布与电磁屏蔽复合材料中除了碳纤维和带有氨基的硅烷偶联剂水解产物以外的组分热压复合，即得电磁屏蔽复合材料；>
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，碳纤维布为表面氧化处理的碳纤维布。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，表面氧化处理的碳纤维布的制备过程为：依次对碳纤维布进行去胶处理、后处理和电化学氧化处理，即得表面氧化处理的碳纤维布；去胶处理的温度为450-550℃，时间为50-90min；电化学氧化处理在质量分数为3％-7％的碳酸氢铵电解液中进行，电化学氧化处理的电流密度为1-5A/m2，时间为60-120s。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，带有氨基的硅烷偶联剂水解产物溶液的制备过程为：将带有氨基的硅烷偶联剂、乙醇和水混合后，在60-90℃下，以900-1500r/min的转速搅拌40-60min，即得带有氨基的硅烷偶联剂水解产物溶液，其中，水与乙醇的体积比为0.5-1.5:5.5-7.5；带有氨基的硅烷偶联剂为KH550、A1110、A-120、KBM-602和A1130中的一种以上。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，树脂为PA6树脂、PA66、PBT、PEEK或环氧树脂。
...【技术特征摘要】
1.一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，包括树脂以及同时位于树脂中的碳纤维和带有氨基的硅烷偶联剂水解产物；
2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，电磁屏蔽复合材料中碳纤维的体积含量为45％-55％，带有氨基的硅烷偶联剂水解产物的质量含量为0.5％-1.5％。
3.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，还包括位于树脂中的碳纳米管。
4.根据权利要求3所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，碳纳米管的质量为碳纳米管和树脂总质量的5％-15％。
5.根据权利要求4所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，电磁屏蔽复合材料在8.2-12.4ghz波段的emi为65-80db，电磁屏蔽复合材料的层间剪切强度为16-70mpa。
6.制备如权利要求1～5任一项所述的一种电磁屏蔽复合材料的方法，其特征在于，将碳纤维布在带有氨基的硅烷偶联剂水解产物溶液中浸泡后干燥，得到改性碳纤维布后，将改性碳纤维布与电磁屏蔽复合材料中除了碳纤维和带有氨基的硅烷偶联剂水解产物以外的组分热压复合，即得电磁屏蔽...
【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，李昊斌，孙恒达，孙泽玉，康东旭，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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