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一种新型纤维吸波复合材料的制备方法

申请号 CN200510014991.X 申请日 2005-09-05 公开(公告)号 CN1730555A 公开(公告)日 2006-02-08
申请人 天津大学; 发明人 师春生; 邹田春; 赵乃勤; 杜希文; 李家俊;
摘要 本 发明 公开了一种 碳 纤维 复合吸波材料的制备方法,利用本方法可获得成本低廉、吸波性能优异的 复合材料 。本发明通过下述技术方案予以实现:将粘胶基纤维经过碳化、活化工艺得到活性粘胶基 碳纤维 ,将活性碳纤维制成5-50mm的短碳纤维,加入到双酚A型环 氧 树脂 中,混合均匀后,再与低分子量聚酰胺 固化 剂混合;所加入的 环氧树脂 与固化剂的 质量 百分比为2∶1,碳纤维的重量百分比为吸波复合材料重量的0.5-3%;充分搅拌均匀后 热压 固化。加热 温度 为70-100℃,压 力 为8-12MPa。
权利要求

1、一种新型纤维吸波复合材料的制备方法,其特征在于:
1)将粘胶基纤维以10%的(NH4)2SO4溶液浸渍,室温晾干后,于350~400℃、空气 中碳化;
2)将碳化后的纤维放入旋转式活化炉中,当活化炉达到10-2Pa低真空、900~950 ℃时,开始向活化炉中通入蒸气并保温7-15分钟,取出,得到具有异型 截面和高比表面积的活性碳纤维
3)将步骤2)所得活性碳纤维制成5-50mm的短碳纤维后加入到双酚A型环树 脂中,搅拌至碳纤维分散均匀,再加入低分子量聚酰胺固化剂,所加入的环氧树 脂与固化剂的质量百分比为2∶1;充分搅拌均匀后热压固化,得到吸波复合材料, 加热温度为70-100℃,压为8-12Mpa;活性碳纤维的重量百分比为吸波复合材 料重量的0.5-3%。
2、根据权利要求1所述的碳纤维吸波复合材料的制备方法,其特征在于将活性碳纤维 制成10-30mm的短碳纤维。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种新型吸波材料的制备方法,属吸波材料的制备技术。

背景技术

纤维是吸波材料较常用的纤维之一。国内外已有文献报道,普通碳纤维电磁波具 有较强的反射性,其反射衰减效果与合金相似。为改善碳纤维的吸波性能,普遍采用的 方法是对碳纤维进行改性处理,制备特种吸波碳纤维,这项研究目前主要集中在异型截面 碳纤维、低温烧制特定范围电导率的碳纤维以及对碳纤维进行掺杂改性和表面改性上。本 发明人在前期的研究中,曾采用特殊的排布方式来改善碳纤维复合材料的电磁波吸收特性。 特种碳纤维虽然具有较好的吸波性能,但其昂贵的价格和复杂的工艺限制了它的应用。

发明内容

本发明人发现粘胶基原丝具有异形截面的结构,由它制成的碳纤维表面存在着较深的 不规则沟槽和明显的凸起,截面呈非圆形,经活化后具有很好的电磁特性,是一种方便易 得的吸波碳纤维。
本发明的目的在于提供一种区别于以往的、工艺简单、吸波效果好的碳纤维复合吸波 材料的制备方法。
本发明是以将粘胶基纤维经过碳化、活化工艺后得到的具有异型截面和高比表面积的 活性粘胶基碳纤维作为吸收剂,以双酚A型环树脂为基体材料制备吸波复合材料,本发 明方法制备工艺简单、所制得的材料吸波性能优异。
本发明是通过下述技术方案实现的:
1)将粘胶基纤维以10%的(NH4)2SO4溶液浸渍,室温晾干后,于350~400℃、空气 中碳化;
2)将碳化后的纤维放入旋转式活化炉中,当活化炉达到10-2Pa低真空、900~950 ℃时,开始向活化炉中通入蒸气并保温7-15分钟,取出,得到具有异型 截面和高比表面积的活性碳纤维;
3)将步骤2)所得活性碳纤维制成5-50mm的短碳纤维后加入到双酚A型环氧树 脂中,搅拌至碳纤维分散均匀,再加入低分子量聚酰胺固化剂;所加入的环氧树 脂与固化剂的质量百分比为2∶1;充分搅拌均匀后热压固化,得到吸波复合材料, 加热温度为70-100℃,压为8-12Mpa;活性碳纤维的重量百分比为吸波复合材 料重量的0.5-3%。
为了取得更好的效果,优选将上述步骤2)所得活性碳纤维制成10-30mm的短碳纤维。
本发明的特点是:工艺简单,加工制造成本低廉,吸波效果好。在较低的碳纤维含量 的基础上,在2-18GHz的频率范围内可获得12GHz的有效带宽。
附图说明
图1为本发明中采用的粘胶基活性碳纤维的电子显微镜照片。
图2为复合材料吸波性能测试曲线。

具体实施方式

下面以实施例进一步详细说明本发明,但并不限制本发明。
所用原料为:E-44(6101)型环氧树脂,(市售,无市树脂厂生产)
            203#型低分子量聚酰胺,(市售,天津延安化工厂生产)
实例1.
取100克粘胶基纤维,以2000毫升10%的(NH4)2SO4溶液浸渍,室温晾干后,于350~400 ℃、空气中碳化;将该碳化后的纤维放入旋转式活化炉中,在10-2Pa低真空、900~950℃时, 向活化炉中通入水蒸气并保温10分钟,取出碳纤维,即得到具有异型截面和高的比表面积 的活性碳纤维,将所得活性碳纤维制成20mm的长度,备用。
称取E-44(6101)型环氧树脂100g,活性短碳纤维1.1g,混合后充分搅拌。称取低 分子量聚酰胺50g,加入到前述混合物中,再次充分搅拌直至混合均匀,以此混合物为吸 波板中的吸波层。将适量混合物倒入模具中,使混合物能均匀覆盖模具底部和各落,在 其上平铺一张玻璃纤维布,并使玻璃纤维布被混合物充分浸润。将剩下的混合物全部到入 模具中并整平,再铺盖上一张玻璃纤维布。另称取30g环氧树脂、15g聚酰胺固化剂置于 容器内,将两者充分搅拌混合均匀后,全部倒于上层玻璃纤维布之上,铺展均匀。将浇注 完毕的模具放到热压机载物台上,加10MPa的压力。将热压机系统温度调至80℃,固化三 小时,即可取模。得到180mm×180mm、厚度为4mm的正方板状试样。此试样的吸收衰减曲 线见附图2。
实施例2.
制备碳纤维含量呈梯度分布的复合材料,其中吸波层的制备采用分层浇注的形式,每 一层的碳纤维含量依次递减。采用与实施例1相同的方法,将短碳纤维与环氧树脂、固化 剂充分混合。采用四层结构,每一层的短碳纤维含量分别为1%,0.75%,0.5%及0.25%。 在模具中分层浇注,在10MPa,80℃固化三小时左右,脱模即可得到梯度吸波复合材料。
实施例3.
称取E-44型环氧树脂200g,与3g活性短碳纤维混合后充分搅拌。称取低分子量聚酰 胺100g,加入到原混合物中,再次充分搅拌直至树脂、固化剂和碳绒混合均匀。将此混合 物放入适当的模具中,施以10MPa左右的压力,并在80℃固化三小时左右,脱模即可得到 吸波复合材料。