【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新材料，具体为一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法。
技术介绍
1、随着现代工业的快速发展，电子产品的数量急剧增加，电子线路和元件的集成化，导致电子产品易受外界电磁波于扰而出现使用障碍，同时其大量使用也容易造成电磁波公害。同时，电磁屏蔽材料作不可或缺的电磁防护材料，在社会生活、经济建设和国防建设中发挥着越来越重要的作用，因此成为人们关注的新材料之一。
2、与其它纤维相比，碳纤维具有高强、高模、密度小、耐高温、耐腐蚀等优点，同时具有极好的热、电传导性以及电磁屏蔽效果。相比之下，在纤维表面通过化学镀层工艺镀金属层可以实现碳纤维导电性能的进一步提升，对电磁屏蔽效果有更为积极的作用。
3、现阶段，碳纤维增强电磁屏蔽材料有多种形式，结合其屏蔽效果以及力学性能优劣，最常用的是连续镀镍碳纤维增强热固性复合材料，主要以层叠铺层形式制备，但是制备以及固化效率低下，工艺成本较高，并且由于纤维铺层的各向异性以及层间富树脂区的存在，导致其电磁屏蔽效果也存在一定的方向性。在热塑性电磁屏蔽复合材料的使用中，通过将碳纤维或表面镀镍碳纤维制备成为热塑性复合粒料的方式，并经过注塑工艺进行屏蔽结构件的制备是较为高效的方式。
4、但是，就传统的热塑性注塑粒料而言，纤维经过双螺杆高速剪切作用之后，其有效保留长度仅能维持在1mm以下，表面镀镍碳纤维虽然可以一定程度提升复合材料的导电以及电磁屏蔽效能，但是，由于纤维有效保留长度较短，难以形成有效的导电通路，所以还需要经过其它导电填料进行辅助。并且，由于镀镍碳纤
5、所以，现阶段不同的纤维增强电磁屏蔽复合材料在使用过程中存在如下全部或部分缺陷，即强度差、加工效率低、成本高以及屏蔽效能各向异性等缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决纤维增强电磁屏蔽复合材料在使用过程中存在强度差、加工效率低、成本高以及屏蔽效能各向异性等缺陷的问题，提供一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，在保证较优异的电磁屏蔽效能的前提下，实现优异的力学强度、加工效率以及保证电磁屏蔽效能的各向同性。
2、为解决现有技术不足，本专利技术采取的技术方案为：一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1.碳纤维的表面处理：碳纤维首先经高温氧化去除表面已有的热固性环氧上浆剂，并依次经过阳极氧化、水洗烘干、聚酰胺热塑性上浆、烘干及收卷等工序。
4、碳纤维表面处理的目的主要是增加纤维与基体树脂的界面结合性能，通过高温氧化作用，一方面去除纤维表面的热固性上浆剂，另一方面可以在表面氧化过程中引入部分含氧官能团，保证去浆后纤维可以与聚酰胺上浆剂产生较好的化学键合，增加界面结合强度。
5、s2.镀镍碳纤维的表面处理：镀镍碳纤维经过多次水洗及烘干工序之后，在其表面涂覆偶联剂以及表面活性剂的复配溶液，并经过烘干、收卷完成表面处理。
6、镀镍碳纤维的表面处理过程主要作用是减小碳纤维镀镍后其它杂元素在纤维表面的残留，减小镀镍碳纤维的表面化学惰性，增加复合材料制备过程中纤维与树脂之间的铺展性及浸润性。
7、s3.碳纤维与镀镍碳纤维的预分散：将处理后的碳纤维与镀镍碳纤维混合并经过预处理分散工序进行纤维展宽、施加预应力，预处理分散工序中对混合的杂化纤维进行预热处理，以达到较好的分散效果。
8、s4.杂化纤维与基体的复合：基体与杂化纤维按复合比例复合后，依次经过多级模头、水冷工序、风冷工序和牵引、切粒等工序，实现复合材料的制备。
9、切粒后的长碳纤维粒料进行注塑成型，注塑过程中保证注塑机注射口以及模具浇口直径尺寸不小于5-7mm，保证纤维在注塑复合材料中的铺展，防止纤维在注塑过程中有效长度的保持，保证较好的力学性能。
10、步骤s1中，碳纤维经过高温氧化和阳极氧化之后，碳纤维表面的含氧官能团占比范围为20-50%，纤维表面上浆剂的上浆量为0.8-2.0wt%。
11、步骤s3中，镀镍碳纤维与碳纤维的比例为1:4-1:1，保证导电性及电磁屏蔽性能的前提下，尽可能实现复合材料的力学性能最大化。
12、步骤s3中，杂化纤维的预热温度为90-110℃，比聚酰胺上浆剂软化点温度高20-30℃。
13、步骤s4中，基体的的熔融指数范围为275℃下100-160 g/10 min，过小的熔融指数会影响树脂在纤维表面的铺展性能，不利于纤维的浸渍。
14、步骤s4中，复合材料中杂化纤维含量范围为30-50wt%。
15、步骤s4中，复合材料的切粒长度为5-14mm，过长的切粒长度不利于后续注塑加工过程熔体流动，加工成型过程困难。过短的切粒长度会影响成型后复合材料内部的导电性，进而影响复合材料的电磁屏蔽性能。
16、本专利技术的有益效果是：
17、经过镀镍碳纤维与普通未经金属化碳纤维的杂化复合，可以实现复合材料的电磁屏蔽效能和力学性能的兼顾。
18、通过对两种纤维的表面预处理，可以显著增加复合材料与基体树脂的界面结合性能，避免复合材料中碳纤维与基体树脂结合性差导致的微观裂纹缺陷。
19、采用较长的纤维保持长度可以保证在注塑成型过程中纤维有效长度的保持，在复合材料中，纤维以三维碳纤维网络的形式分布于尼龙6基体内部，形成三维各向同性的导电网络结构，保证其电磁屏蔽效能的各向同性。同时，由于不需要经过铺层结构设计，所以在复合材料制备过程中不需要对基体进行额外的导电性能改性设计。
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1.一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，碳纤维经过高温氧化和阳极氧化之后，碳纤维表面的含氧官能团占比范围为20-50%，纤维表面的聚酰胺上浆剂的上浆量为0.8-2.0wt%。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，镀镍碳纤维与碳纤维的混合比例为1:4-1:1。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，预处理分散工序中对混合的杂化纤维进行预热处理，预热温度为90-110℃。
5.根据权利要求1或2所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中，基体的的熔融指数范围为275℃下100-160 g/10 min。
6.根据权利要求1或2所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中，复合材料
7.根据权利要求1或2所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中，复合材料的切粒长度为5-14mm。
8.根据权利要求1或2所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中，基体为尼龙6基体。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，碳纤维经过高温氧化和阳极氧化之后，碳纤维表面的含氧官能团占比范围为20-50%，纤维表面的聚酰胺上浆剂的上浆量为0.8-2.0wt%。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中，镀镍碳纤维与碳纤维的混合比例为1:4-1:1。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强度电磁屏蔽用长碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中，预处理分散工序中对混合的杂化纤维进行预热处理，...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭建成，智杰颖，刘天罡，乔盛国，罗丽娜，邓金萍，
申请(专利权)人：大同裕隆环保有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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