專利名稱：一種新型碳纖維吸波復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型吸波材料的制備方法，屬吸波材料的制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
碳纖維是吸波材料較常用的纖維之一。國內(nèi)外已有文獻(xiàn)報(bào)道，普通碳纖維對電磁波具有較強(qiáng)的反射性，其反射衰減效果與鋁合金相似。為改善碳纖維的吸波性能，普遍采用的方法是對碳纖維進(jìn)行改性處理，制備特種吸波碳纖維，這項(xiàng)研究目前主要集中在異型截面碳纖維、低溫?zé)铺囟ǚ秶妼?dǎo)率的碳纖維以及對碳纖維進(jìn)行摻雜改性和表面改性上。本發(fā)明人在前期的研究中，曾采用特殊的排布方式來改善碳纖維復(fù)合材料的電磁波吸收特性。特種碳纖維雖然具有較好的吸波性能，但其昂貴的價(jià)格和復(fù)雜的工藝限制了它的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)粘膠基原絲具有異形截面的結(jié)構(gòu)，由它制成的碳纖維表面存在著較深的不規(guī)則溝槽和明顯的凸起，截面呈非圓形，經(jīng)活化后具有很好的電磁特性，是一種方便易得的吸波碳纖維。
本發(fā)明的目的在于提供一種區(qū)別于以往的、工藝簡單、吸波效果好的碳纖維復(fù)合吸波材料的制備方法。
本發(fā)明是以將粘膠基纖維經(jīng)過碳化、活化工藝后得到的具有異型截面和高比表面積的活性粘膠基碳纖維作為吸收劑，以雙酚A型環(huán)氧樹脂為基體材料制備吸波復(fù)合材料，本發(fā)明方法制備工藝簡單、所制得的材料吸波性能優(yōu)異。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的1)將粘膠基纖維以10％的(NH4)2SO4溶液浸漬，室溫晾干后，于350～400℃、空氣中碳化；2)將碳化后的纖維放入旋轉(zhuǎn)式活化爐中，當(dāng)活化爐達(dá)到10-2Pa低真空、900～950℃時(shí)，開始向活化爐中通入水蒸氣并保溫7-15分鐘，取出，得到具有異型截面和高比表面積的活性碳纖維；3)將步驟2)所得活性碳纖維制成5-50mm的短碳纖維后加入到雙酚A型環(huán)氧樹脂中，攪拌至碳纖維分散均勻，再加入低分子量聚酰胺固化劑；所加入的環(huán)氧樹脂與固化劑的質(zhì)量百分比為2∶1；充分?jǐn)嚢杈鶆蚝鬅釅汗袒玫轿◤?fù)合材料，加熱溫度為70-100℃，壓力為8-12Mpa；活性碳纖維的重量百分比為吸波復(fù)合材料重量的0.5-3％。
為了取得更好的效果，優(yōu)選將上述步驟2)所得活性碳纖維制成10-30mm的短碳纖維。
本發(fā)明的特點(diǎn)是工藝簡單，加工制造成本低廉，吸波效果好。在較低的碳纖維含量的基礎(chǔ)上，在2-18GHz的頻率范圍內(nèi)可獲得12GHz的有效帶寬。


圖1為本發(fā)明中采用的粘膠基活性碳纖維的電子顯微鏡照片。
圖2為復(fù)合材料吸波性能測試曲線。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明。
所用原料為E-44(6101)型環(huán)氧樹脂，(市售，無錫市樹脂廠生產(chǎn))203#型低分子量聚酰胺，(市售，天津延安化工廠生產(chǎn))實(shí)例1.
取100克粘膠基纖維，以2000毫升10％的(NH4)2SO4溶液浸漬，室溫晾干后，于350～400℃、空氣中碳化；將該碳化后的纖維放入旋轉(zhuǎn)式活化爐中，在10-2Pa低真空、900～950℃時(shí)，向活化爐中通入水蒸氣并保溫10分鐘，取出碳纖維，即得到具有異型截面和高的比表面積的活性碳纖維，將所得活性碳纖維制成20mm的長度，備用。
稱取E-44(6101)型環(huán)氧樹脂100g，活性短碳纖維1.1g，混合后充分?jǐn)嚢?。稱取低分子量聚酰胺50g，加入到前述混合物中，再次充分?jǐn)嚢柚敝粱旌暇鶆颍源嘶旌衔餅槲ò逯械奈▽?。將適量混合物倒入模具中，使混合物能均勻覆蓋模具底部和各角落，在其上平鋪一張玻璃纖維布，并使玻璃纖維布被混合物充分浸潤。將剩下的混合物全部到入模具中并整平，再鋪蓋上一張玻璃纖維布。另稱取30g環(huán)氧樹脂、15g聚酰胺固化劑置于容器內(nèi)，將兩者充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝?，全部倒于上層玻璃纖維布之上，鋪展均勻。將澆注完畢的模具放到熱壓機(jī)載物臺上，加10MPa的壓力。將熱壓機(jī)系統(tǒng)溫度調(diào)至80℃，固化三小時(shí)，即可取模。得到180mm×180mm、厚度為4mm的正方板狀試樣。此試樣的吸收衰減曲線見附圖2。
實(shí)施例2.
制備碳纖維含量呈梯度分布的復(fù)合材料，其中吸波層的制備采用分層澆注的形式，每一層的碳纖維含量依次遞減。采用與實(shí)施例1相同的方法，將短碳纖維與環(huán)氧樹脂、固化劑充分混合。采用四層結(jié)構(gòu)，每一層的短碳纖維含量分別為1％，0.75％，0.5％及0.25％。在模具中分層澆注，在10MPa，80℃固化三小時(shí)左右，脫模即可得到梯度吸波復(fù)合材料。
實(shí)施例3.
稱取E-44型環(huán)氧樹脂200g，與3g活性短碳纖維混合后充分?jǐn)嚢?。稱取低分子量聚酰胺100g，加入到原混合物中，再次充分?jǐn)嚢柚敝翗渲?、固化劑和碳絨混合均勻。將此混合物放入適當(dāng)?shù)哪＞咧校┮?0MPa左右的壓力，并在80℃固化三小時(shí)左右，脫模即可得到吸波復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種新型碳纖維吸波復(fù)合材料的制備方法，其特征在于1)將粘膠基纖維以10％的(NH4)2SO4溶液浸漬，室溫晾干后，于350～400℃、空氣中碳化；2)將碳化后的纖維放入旋轉(zhuǎn)式活化爐中，當(dāng)活化爐達(dá)到10-2Pa低真空、900～950℃時(shí)，開始向活化爐中通入水蒸氣并保溫7-15分鐘，取出，得到具有異型截面和高比表面積的活性碳纖維；3)將步驟2)所得活性碳纖維制成5-50mm的短碳纖維后加入到雙酚A型環(huán)氧樹脂中，攪拌至碳纖維分散均勻，再加入低分子量聚酰胺固化劑，所加入的環(huán)氧樹脂與固化劑的質(zhì)量百分比為2∶1；充分?jǐn)嚢杈鶆蚝鬅釅汗袒玫轿◤?fù)合材料，加熱溫度為70-100℃，壓力為8-12Mpa；活性碳纖維的重量百分比為吸波復(fù)合材料重量的0.5-3％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維吸波復(fù)合材料的制備方法，其特征在于將活性碳纖維制成10-30mm的短碳纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳纖維復(fù)合吸波材料的制備方法，利用本方法可獲得成本低廉、吸波性能優(yōu)異的復(fù)合材料。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)將粘膠基纖維經(jīng)過碳化、活化工藝得到活性粘膠基碳纖維，將活性碳纖維制成5－50mm的短碳纖維，加入到雙酚A型環(huán)氧樹脂中，混合均勻后，再與低分子量聚酰胺固化劑混合；所加入的環(huán)氧樹脂與固化劑的質(zhì)量百分比為2∶1，碳纖維的重量百分比為吸波復(fù)合材料重量的0.5－3％；充分?jǐn)嚢杈鶆蚝鬅釅汗袒?。加熱溫度?0－100℃，壓力為8－12MPa。
文檔編號D01F9/14GK1730555SQ20051001499
公開日2006年2月8日 申請日期2005年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者師春生, 鄒田春, 趙乃勤, 杜希文, 李家俊 申請人:天津大學(xué)