[發(fā)明專利]一種碳纖維基材用電磁屏蔽阻燃材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111690305B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊寶敬;王天舒;林庭豐;金翁佳
• 申請（專利權(quán)）人: 京準(zhǔn)化工技術(shù)（上海）有限公司
• 主分類號: C09D133/04
• 分類號: C09D133/04;C09D5/18;C09D7/65;C09D7/62;C09D7/63;C09D5/24;C08J7/05;C08L63/00;C08K7/06
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本發(fā)明公開了一種碳纖維基材用電磁屏蔽阻燃材料及其制備方法與應(yīng)用。其材料包括20?50份水性阻燃高分子粘合劑、5?20份金屬粉末導(dǎo)電填料、8?40份大分子膨脹型阻燃劑、4?10份含磷氮鹵的離子液體、0.5?2.5份催化成炭劑、0.5?5.0份復(fù)合抗氧劑、0.5?5份抗菌防霉劑、0.5?5.0份阻燃交聯(lián)劑、0.3?3.0份潤濕劑、0.3?3.0份分散劑、0.3?3.0份流平劑、0.2?2.0份消泡劑、0.3?3.0份增稠劑。本發(fā)明在應(yīng)用于碳纖維基材后，在其表面形成牢度耐久的保護(hù)層，可以保護(hù)碳纖維基材免受細(xì)菌霉菌侵襲，能夠經(jīng)受環(huán)境變化，耐高低溫、耐濕熱煙霧，而且，安全環(huán)保，噴涂或涂層形成的保護(hù)層，表面電阻低，屏蔽效能高，阻燃效果好，在遇到高溫火焰時，本發(fā)明產(chǎn)品能夠迅速膨脹成炭，隔熱隔氧，保護(hù)碳纖維基材免受破壞。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電磁屏蔽材料，尤其涉及電磁屏蔽阻燃材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

眾所周知，電磁波污染己成為繼噪聲污染、大氣污染、水污染、固體廢物污染之后的又一大公害。探索高效的電磁屏蔽材料，防止電磁波污染以保護(hù)環(huán)境和人體的健康,防止電磁波泄漏以保障信息安全，已經(jīng)成為重要的研究方向。

電磁屏蔽材料(EMI)產(chǎn)品種類繁多，在服裝、醫(yī)療、建筑、電子、電器、通訊、、船舶、軍工、安防等行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。

尤其是在軍事軍工、保密通訊領(lǐng)域，隨著新型雷達(dá)和探測器的問世，軍事武器、裝備以及突防能力等都面臨著巨大的威脅。電磁屏蔽材料能夠保護(hù)軍事機(jī)密，改善武器裝備的電磁兼容性能，并且能夠改善電磁輻射、電磁泄露所造成的環(huán)境污染，在微波暗室，微波通訊信息，電磁防護(hù)等民用領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。

電磁屏蔽即利用屏蔽材料阻隔或衰減被屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播。電磁屏蔽的原理是利用屏蔽體對電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo)作用，其與屏蔽結(jié)構(gòu)表面和屏蔽體內(nèi)部感生的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關(guān)。按其原理分為電場屏蔽(靜電屏蔽和交變電場屏蔽)、磁場屏蔽(低頻磁場和高頻磁場屏蔽)和電磁場屏蔽(電磁波的屏蔽)。

按照屏蔽作用原理，屏蔽體對屏蔽效能的貢獻(xiàn)分為三部分：

(1)屏蔽體表面因阻抗失配引起的反射損耗；

(2)電磁波在屏蔽材料內(nèi)部傳輸時，電磁能量被吸收引起傳輸損耗或吸收損耗；

(3)電磁波在屏蔽材料內(nèi)壁面之間多次反射引起的能量損耗。影響材料屏蔽效能的三個基本因素是：材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率及材料厚度。電磁屏蔽體的屏蔽效能與結(jié)構(gòu)、形狀、氣密性等也有關(guān)，對具體問題，還需要考慮被屏蔽的電磁波頻率、場源性質(zhì)等。

另外方面，目前，在航空、航天、船舶、軍工領(lǐng)域，作為明星材料之一的碳纖維也獲得了廣泛應(yīng)用。碳纖維不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。每一根碳纖維由數(shù)千條更微小的碳纖維所組成，直徑大約5至8微米。在原子層面的碳纖維跟石墨很相近，是由一層層以六角型排列的碳原子所構(gòu)成。兩者差別在于層與層之間的連結(jié)。石墨是晶體結(jié)構(gòu)，它的層間連結(jié)松散，而碳纖維不是晶體結(jié)構(gòu)，層間連結(jié)是不規(guī)則的。這樣便防止滑移增強(qiáng)物質(zhì)強(qiáng)度。

碳纖維本身具有一定的阻燃性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性，不過，碳纖維—般不單獨(dú)用，而是與其它材料一起復(fù)合使用，環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料的使用量是目前全球較為廣泛的。但是，碳纖維基材的電磁屏蔽性能往往不夠理想，而且，阻燃性能也難以達(dá)標(biāo)，甚至，因為碳纖維基材著火而形成事故。

改善碳纖維基材的電磁屏蔽性能、阻燃性能，成為人們關(guān)注的重要課題。