[發明專利]一種碳化硅增強電磁損耗能力的碳纖維紙及其制備方法

有效

• 申請號: 202210178252.8
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114561831B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 陸趙情;董佳玥;花莉;賈峰峰;郭子瞻;劉遠清;代曦怡;汪浩然
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: D21H27/00
• 分類號: D21H27/00;D21H13/26;D21H13/50;D21H15/02;D21H17/48;D21H17/68;D21F11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明提供一種碳化硅增強電磁損耗能力的碳纖維紙及其制備方法，所述方法包括以下步驟：步驟1，將碳纖維和芳綸沉析纖維的混合物用分散劑水溶液進行疏解，碳纖維和芳綸沉析纖維的質量比為(50～90)：(10～50)，之后將得到的漿料成型為碳纖維紙濕紙幅；步驟2，將碳纖維紙濕紙幅先進行壓榨，之后真空恒溫干燥，得到碳纖維原紙；步驟3，將碳纖維原紙浸漬在酚醛樹脂和碳化硅的混合乙醇溶液中，之后取出晾干，得到碳化硅增強電磁損耗能力的碳纖維紙。引入芳綸沉析纖維作為輔助成形纖維、碳化硅為介電損耗介質，制備了一種耐高溫、環境適應性強、輕薄以及具有較強的電磁屏蔽能力的碳纖維紙。

技術領域

本發明屬于造紙、合成纖維交叉領域，具體為一種碳化硅增強電磁損耗能力的碳纖維紙及其制備方法。

背景技術

高速發展的信息技術在給人們帶來高效和便利生活的同時，所帶來的電磁輻射污染也日益嚴重。為了減少電磁波所造成的危害，一方面，可從波源出發通過優化電子電磁屏蔽等級，減少不必要的電磁輻射產生，另一方面，可通過電磁屏蔽材料對電磁輻射進行衰減，從而減少其產生的危害。但由于人們的生活已經離不開電子產品的使用，因此，最為有效的手段是采用先進電磁屏蔽材料對有害的電磁輻射進行衰減。

近年來，無機高分子材料碳纖維，因其具有輕質(密度在1.5g/cm³～2.0g/cm³之間)、耐腐蝕、高電導率的優勢，成為理想的電磁屏蔽原材料。通過碳纖維制備的電磁屏蔽復合材料樣式和種類繁多，如有碳纖維樹脂復合板材、碳纖維織物、碳纖維紙等。早期的主要方向集中在碳纖維作為填料的樹脂基復合材料上，同時對碳纖維排布方式對電磁屏蔽性能特性影響有比較系統的分析。對于碳纖維紙的探究很少，這導致相關領域技術較為落后。碳纖維紙基材料具有柔韌、高孔隙率和低密度的特點，在電磁屏蔽領域具有特殊的應用優勢。

然而，碳纖維紙基材料在制備過程中還存在的很多技術難題，如碳纖維表面光滑使纖維之間很難產生有效的結合，成紙強度較低，碳纖維界面惰性使得碳纖維在水中難分散，造紙勻度難以提升。2018年，鐘林新等人將植物纖維與碳纖維復合，得到碳纖維導電屏蔽紙，但在疏解過程中，植物纖維間化學鍵結合力損失，使紙頁的強度下降，導致紙張的力學性能較差。2017年，鄒文俊等人將碳纖維、植物纖維和石墨烯復合，得到碳纖維紙基，但由于植物纖維在300℃左右就開始急劇分解，導致紙張對高溫沒有很好的抵抗能力，且屏蔽效能僅達31.23dB。因此目前碳纖維紙無法滿足一定的力學性能、環境適應性以及電磁屏蔽效能。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種碳化硅增強電磁損耗能力的碳纖維紙及其制備方法，引入芳綸沉析纖維作為輔助成形纖維、碳化硅為介電損耗介質，制備了一種耐高溫、環境適應性強、輕薄以及具有較強的電磁屏蔽能力的碳纖維紙。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種碳化硅增強電磁損耗能力的碳纖維紙的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將碳纖維和芳綸沉析纖維的混合物用分散劑水溶液進行疏解，碳纖維和芳綸沉析纖維的質量比為(50～90)：(10～50)，之后將得到的漿料成型為碳纖維紙濕紙幅；

步驟2，將碳纖維紙濕紙幅先進行壓榨，之后真空恒溫干燥，得到碳纖維原紙；

步驟3，將碳纖維原紙浸漬在酚醛樹脂和碳化硅的混合乙醇溶液中，之后取出晾干，得到碳化硅增強電磁損耗能力的碳纖維紙。

優選的，步驟1所述的碳纖維經過如下過程進行洗滌：

按不大于1.851g：200ml的比例，將固體A和濃度為0.002g/mL的洗滌劑水溶液混合均勻得到混合液，固體A為長度4mm的碳纖維和長度5mm的碳纖維的混合物，之后將混合液過濾后的濾餅清洗干凈，得到所述的碳纖維。

進一步，所述的洗滌劑為十二烷基苯磺酸鈉、二辛基琥珀酸磺酸鈉或甘膽酸鈉。