[發明專利]電泳沉積空心微球負載碳纖維織物復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011188260.8
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112301743B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 黎云玉;李瑞;王賢;敬濤;茹燕平;張歡
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: D06M15/41
• 分類號: D06M15/41;D06M13/144;D06M11/65;D06M15/55;C25D13/16;C25D13/06;D06M101/40
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

本發明公開了電泳沉積空心微球負載碳纖維織物復合材料的制備方法，具體包括：配置電泳沉積異丙醇水溶液，加入空心微球、硝酸鋁制備出空心微球懸浮液，借助電泳沉積法工藝，將碳纖維布浸入電泳懸浮液并作為陰極、以鉛板為陽極進行電泳沉積負載到碳纖維織物上。電泳過程中引入酸化預處理和超聲波工藝，將制得的碳纖維織物高溫預氧化處理，并且進行碳化處理。然后將其與環氧樹脂復合，形成電泳沉積空心微球負載碳纖維織物復合材料。本發明的工藝簡便、成本較低，可優化電泳過程中懸浮液濃度、空心微球含量、電壓、電泳時間等工藝參數調控，實現結構負載，對滿足當前電磁防護織物的需求，具有比較積極的意義。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽材料技術領域，具體涉及一種電泳沉積空心微球負載碳纖維織物復合材料的制備方法。

背景技術

碳纖維具有良好的電磁屏蔽性能與紡織加工柔性特征，被廣泛用于電磁屏蔽織物開發。碳纖維具有良好的導電性能并且電導率隨著熱處理溫度的升高而增大。因此，碳纖維在經過高溫碳化之后，可以成為電磁波的優良反射材料。但單一碳纖維存在反射頻帶窄的缺點，故無法滿足新型吸波織物頻帶寬、吸收強的要求。空心微球由于其空心的結構，能夠對微波有偏轉和散射的作用，且能夠滿足不大幅增加織物質量的限定，引起吸波領域的較多關注。

作為一種成熟的工業化方法，電泳沉積法制備空心微球/碳纖維新型增強體操作簡單，時間短，環保，可控性強，可通過改變工藝參數(電壓、時間、懸浮液濃度等)來控制沉積效果，通過改進電泳沉積設備，能夠實現空心微球/碳纖維新型纖維的連續自動化生產，但是電泳沉積法也有一定缺點，一方面電泳沉積的過程伴隨著水的電解，水電解出的氣泡容易附著在碳纖維的表面，大量的氣泡影響空心微球的沉積，另一方面空心微球與碳纖維之間結合力較弱，碳納米管容易剝落。

發明內容

本發明的目的是提供電泳沉積空心微球負載碳纖維織物復合材料的制備方法，解決了現有技術中，一方面電泳沉積的過程伴隨著水的電解，水電解出的氣泡容易附著在碳纖維的表面，大量的氣泡影響空心微球的沉積，另一方面空心微球與碳纖維之間結合力較弱，碳納米管容易剝落的問題。

本發明所采用的技術方案是，

電泳沉積空心微球負載碳纖維織物復合材料的制備方法，具體按照如下步驟進行：

步驟1：取預定設計數量規格的碳纖維布放入培養皿中，加入100ml的丙酮浸泡，浸泡1h時間后取出在自然空氣中晾干，得到處理后的碳纖維織物；

步驟2：將酚醛樹脂空心微球加入到95g的異丙醇溶液中攪拌均勻，然后加入1g的硝酸鋁，隨后放在數顯控溫磁力攪拌器加熱攪拌均勻，再超聲分散均勻，異丙醇溶液與酚醛樹脂空心微球、硝酸鋁質量比為95∶4∶1，制得異丙醇/空心微球/硝酸鋁混合懸浮液；

步驟3：將步驟1中處理后的碳纖維織物浸入電泳懸浮液，采用電泳工藝，碳纖維織物作為陰極進行空心微球沉積，干燥后得到表面沉積空心微球的碳纖維織物，即空心微球負載到碳纖維織物上，得到電泳沉積空心微球負載碳纖維織物；

步驟4：對步驟3中得到的電泳沉積空心微球負載碳纖維織物，進行表面氧化處理；

步驟5：對步驟4中表面氧化處理過的電泳沉積空心微球負載碳纖維織物，放入管式氣氛爐中，在氬氣氛圍保護條件下采用熱處理工藝進行處理，處理后冷卻得到熱處理好的電泳沉積空心微球負載碳纖維織物；

步驟6：對步驟5中制得的電泳沉積空心微球負載碳纖維織物與環氧樹脂溶液進行復合，制得電泳沉積空心微球負載碳纖維織物復合材料。

本發明的特點還在于，

步驟1中，碳纖維布為平紋織物。

步驟2中，異丙醇/空心微球/硝酸鋁混合懸浮液空心濃度為4wt％，數顯控溫磁力攪拌器攪拌速度為600r/min，溫度為40℃，攪拌時間為3小時。