一种具有电磁屏蔽功能的预浸料及其制备方法与流程

[0001]
本发明属于功能复合材料技术领域，具体涉及一种具有电磁屏蔽功能的预浸料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
电磁辐射对装备使用安全、人体安全带来极大的挑战，防止电磁辐射或者利用电磁辐射成为装备开发的重要考核指标。随着轻量化要求的提高，树脂基复合材料使用量不断提高，但是目前赋予树脂基复合材料电磁波特性的方法一般是外表面喷涂电磁材料或加装电磁波保护装置。此方法简单，但是成本高、可靠性低，不能发挥复合材料可设计性的优势。在复合材料中内置电磁波材料是理想的设计方案，但目前由于对复合材料电磁波特性认识水平参差不齐，电磁波特性材料(如吸波体)、电磁屏蔽材料(如屏蔽铜网)在内置时会影响复合材料的性能，其次，由于这些材料的施工与复合材料施工不同，受限于施工人员的水平，导致此方法制备的复合材料结构件的质量可控性能较差。


技术实现要素：

[0003]
为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有电磁屏蔽功能的预浸料及其制备方法，利用纳米材料、透波树脂基体和纤维得到一种具有优良电磁屏蔽功能、力学性能和工艺性能的预浸料，并提供这种预浸料的制备方法。
[0004]
本发明是这样实现的，提供一种具有电磁屏蔽功能的预浸料，按重量份计，包括如下组分：
[0005]
预浸树脂混合物
ꢀꢀꢀ
40-50份
[0006]
纤维层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
49-59份
[0007]
屏蔽层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1-10份
[0008]
其中，按重量份计，预浸树脂混合物包括如下组分：
[0009]
树脂基体
ꢀꢀꢀꢀ
60-97份
[0010]
增韧剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2-30份
[0011]
纳米填料
ꢀꢀꢀꢀ
1-10份。
[0012]
优选地，所述树脂基体是可通过热熔法制备预浸料的透波树脂。
[0013]
进一步优选，所述树脂基体为环氧树脂、氰酸酯树脂、双马树脂、邻苯二甲腈树脂中的一种。
[0014]
进一步优选，所述增韧剂为含有羟基和环氧基团的橡胶、含有核壳结构的增韧剂、热塑性粒子、含有活性基团的脂肪族化合物中的一种或几种。
[0015]
进一步优选，所述纳米填料为粒径在10～500nm的无机粒子结构。
[0016]
进一步优选，所述纳米填料为碳纳米管、石墨烯片、碳化硅中的一种。
[0017]
进一步优选，所述纤维层为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种；所述屏蔽层为具有延展性能的铜网、镍网、铁网、不锈钢网、碳纳米薄膜、石墨烯膜中的一种或几
种。
[0018]
本发明还提供一种上述的具有电磁屏蔽功能的预浸料的方法，包括如下步骤：
[0019]
1)将树脂基体、增韧剂、纳米填料、纤维层、屏蔽层烘干，烘干温度60-110℃，烘干时间1-10小时；
[0020]
2)将树脂基体加热至熔融状态，与增韧剂、纳米填料按照比例混合均匀，得到预浸树脂混合体；
[0021]
3)将纤维层在预浸机的导纱系统上进行规则排布；
[0022]
4)在屏蔽层的至少一面上贴敷步骤3)排布好的纤维层，得到增强材料混合体；
[0023]
5)将步骤2)得到的预浸树脂混合体通过预浸机与步骤4)得到的增强材料混合体进行复合，得到电磁屏蔽预浸料，复合热熔温度60℃～150℃，热熔压力0.1mpa～2mpa。
[0024]
优选地，所述步骤4)中，在屏蔽层的两面上均贴敷纤维层，在两层纤维层的外表面上均复合预浸树脂混合体，形成五层结构的具有电磁屏蔽功能的预浸料。
[0025]
与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0026]
1)屏蔽性能优，此预浸料可以制备屏蔽效能大于40db的产品；
[0027]
2)力学性能优，此预浸料制备的复合材料层间性能优异，层间剪切强度大于40mpa；
[0028]
3)工艺性能优，此预浸料与常规的预浸料工艺性能相当，可以直接与传统的预浸料一起使用，适用于热压罐工艺、真空成型工艺、手糊工艺；
[0029]
4)质量稳定性高，此预浸料制备的复合材料产品屏蔽性能稳定，不受施工工艺的影响。
附图说明
[0030]
图1为五层结构的具有电磁屏蔽功能的预浸料。
具体实施方式
[0031]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]
实施例1、
[0033]
具有电磁屏蔽功能的预浸料的制备方法：
[0034]
1)将双氰胺类环氧树脂体系每个组分、单向d玻璃纤维纱、增韧剂cmp-410、碳纳米管(f-cnt)、镍网sn354-300(孔距0.8mm)在60℃气氛中烘干9小时；
[0035]
2)将步骤1)的双氰胺类环氧树脂体系每个组分混合均匀，加热至熔融状态，与cmp-410、碳纳米管(f-cnt)混合均匀，得到预浸树脂混合体；
[0036]
3)将步骤1)的单向d玻璃纤维纱在预浸机的导纱系统上进行规则排布；
[0037]
4)将步骤1)的镍网两面贴敷步骤3)的单向d玻璃纤维纱，得到增强材料混合体；
[0038]
5)将步骤2)的预浸树脂混合体通过一步法热熔预浸机与复合在步骤4)得到的增强材料混合体的上下两面，得到电磁屏蔽预浸料，预浸温度80℃，热熔压力0.1mpa。
[0039]
复合材料性能测试结果：
[0040]
表1实施例1得到的预浸料单向板性能
[0041]
测试项目实测值测试标准0
°
拉伸模量/gpa31gb/t3354-20140
°
拉伸强度/mpa930gb/t3354-20140
°
压缩模量/gpa31gb/t3856-20050
°
压缩强度/mpa600gb/t3856-200590
°
拉伸模量/gpa9.7gb/t3354-201490
°
拉伸强度/mpa31gb/t3354-2014层间剪切强度/mpa56jc/t773-1996纤维体积含量/％61gb3355-2005固化度/％97gb2576-2005空隙率/％1.0jc/t287-2010屏蔽效能(30mhz)/db45gjb6190
[0042]
实施例2、
[0043]
1)将氰酸酯树脂、t800碳纤维纱、增韧剂sa-2000、碳纳米管(f-cnt)、碳纳米管薄膜(厚度为0.5mm)在100℃气氛中烘干2小时；
[0044]
2)将步骤1)的氰酸酯树脂，加热至熔融状态，与增韧剂sa-2000、碳纳米管(f-cnt)混合均匀，得到预浸树脂混合体；
[0045]
3)将步骤1)的t800碳纤维在预浸机的导纱系统上进行规则排布；
[0046]
4)将步骤1)的碳纳米管薄膜两面贴敷步骤3)的t800碳纤维，得到增强材料混合体；
[0047]
5)将步骤2)的预浸树脂混合体通过一步法热熔预浸机复合在步骤4)得到的增强材料混合体的两面，得到电磁屏蔽预浸料，预浸温度100℃，热熔压力2mpa；
[0048]
复合材料预浸料性能检测结果：
[0049]
表2实施例2制备的预浸料性能
[0050]
性能指标测试标准树脂质量分数/％45
±
3jc/t 780-1996挥发份质量分数/％≤1jc/t 780-1996单层厚度/mm0.15计算法铺覆性优实验随形性优实验
[0051]
表3实施例2制备的预浸料单向板性能
[0052][0053][0054]
实施例3、
[0055]
1)将双马树脂、t700碳纤维3k平纹布、增韧剂sa-2000、氨基化石墨烯xf005-4、碳纳米管薄膜(厚度为0.5mm)在900℃气氛中烘干5小时；
[0056]
2)将步骤1)的双马树脂树脂，加热至熔融状态，与增韧剂sa-2000、氨基化石墨烯混合均匀，得到预浸树脂混合体；
[0057]
3)将步骤1)的t700碳纤维布在预浸机的导纱系统上进行规则排布；
[0058]
4)将步骤1)的碳纳米管薄膜的两面贴敷步骤3)的t700碳纤维布两面，得到增强材料混合体；
[0059]
5)将步骤2)的预浸树脂混合体通过一步法热熔预浸机复合在步骤4)得到的增强材料混合体的两面，得到电磁屏蔽预浸料。预浸温度120℃，热熔压力1mpa
[0060]
预浸料性能检测结果：
[0061]
表4实施例3制备的预浸料性能
[0062]
性能指标测试标准树脂质量分数/％45
±
3jc/t 780-1996挥发份质量分数/％≤1jc/t 780-1996单层厚度/mm0.2计算法铺覆性优实验随形性优实验
[0063]
利用本发明的方法，可以对屏蔽层1、纤维层2、预浸树脂混合物层3进行多种组合，比如参考图1，可以在屏蔽层1的上下均贴敷纤维层2，在上下两层纤维层2的外层均复合预
浸树脂混合物层3，来达到不同的电磁屏蔽效果。从原理上讲，是通过预浸树脂混合物排列的密实程度，使其对波产生反射的屏蔽作用。

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