CN109295741A - 一种用于电磁防护领域的石墨涂层预氧丝毡复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于电磁防护领域的石墨涂层预氧丝毡复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于电磁防护领域的石墨涂层预氧丝毡复合材料及其制备方法。以预氧丝毡为基布，在织物表面涂覆石墨涂料，该涂料由聚氨酯、石墨和增稠剂按一定比例构成。将预氧丝毡固定在涂层机针板架上，将制备好的石墨涂料均匀涂覆于基布表面，然后将涂层复合材料置于烘燥箱内，在80℃温度下烘燥10min，烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥。至此，石墨涂层预氧丝毡复合材料制备完毕。本发明涂层方法制备柔性吸波材料，高速搅拌使功能粒子分散均匀，能够控制涂层厚度和调节内部结构，预氧丝基布使材料兼具耐高温性能，并满足预计电磁特性要求，实现了吸波材料宽频吸波性能的可设计性，同时制备成本低。

Description

一种用于电磁防护领域的石墨涂层预氧丝毡复合材料及其制 备方法
技术领域
本发明属于电磁防护技术领域，具体涉及一种用于电磁防护领域的石墨涂层预氧丝毡复合材料及其制备方法。
背景技术
电磁波由相互垂直的电场和磁场随时间变化形成，电磁波是一种能量，电磁波充斥在我们的周围，看不见、摸不着，但在时刻影响我们的生活。一方面电磁波会影响电子电气设备的正常运行，且电磁波承载信息，在传递信息过程中可能会被干扰阻截；另一方面，我们生活环境中到处都充斥着电子机器产品，由此发射出来的电磁波经过长期积累，会使人体产生致热效应，影响人的正常机能，除此之外，还会影响人类的免疫系统、降低人体钙含量等。总的来说，电磁波的危害被列为当代世界的首要难题，推行大面积处理行动势在必行，全球环保局把电磁波辐射列为严重的污染问题。
目前市场上常见的电磁防护材料主要为金属材料，其密度大、不能形变，流通性差，电磁防护织物主要是金属纤维混纺织物和金属镀层织物，金属纤维混纺织物织造成本高，对织造仪器损耗严重，镀层织物耐洗耐磨性能差，且镀层成本高，工艺尚不成熟，会造成污染，故该种织物有诸多使用限制。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供了一种石墨涂层吸波材料的制备方法，该涂层制备工艺简单，造价成本低。本发明所用石墨密度小，经济实惠，来源广泛且效果佳，本发明涂料制备工艺中的高速搅拌有利于石墨的均匀分散，且粘度适宜，易实现产品的产业化生产。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种石墨涂层预氧丝毡复合材料及其制备方法。
本发明的石墨涂层预氧丝毡复合材料，是用涂层工艺制备而成，材料组成为基布和涂料。
本发明中所述基布耐高温预氧丝毡。
本发明中所述涂料的组成及重量份为：水性聚氨酯：100重量份；增稠剂：0.1～1.2重量份；石墨功能粒子：5～20重量份。
本发明中所述水性聚氨酯为半透明乳液，固体粉40±1，粘度(25℃，mPa.S)小于300。
本发明中所述增稠剂为水性增稠剂，主要成分为聚氨酯化合物，PH值7.0±0.1，粘度≤3000CPS/25℃。
本发明中所述石墨功能粒子粒径＜48μm。
本发明还提供了上述石墨涂层预氧丝材料的制备方法，包括如下步骤：
1)基布的准备：按要求准备合适大小的布料，将其平整地固定在涂层机针板架上，调整至合适张力。
2)涂料的制备：a、用合适尺寸的烧杯取适量聚氨酯树脂，称量一定比例的功能粒子(在本次研究中为石墨粉末)。b、将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定在搅拌机夹具上，将搅拌器下降至树脂液面高度的一半以下，注意不要触碰到烧杯壁，确定搅拌器转子位于烧杯正中央时，启动电动搅拌器。c、电动搅拌器在低速(约600rad/min)搅拌状态下，缓慢少量地向树脂中加入功能粒子，待称量好的功能粒子完全加入后，将电动搅拌器调至高速(约2000rad/min)搅拌10min，再加入一定量的增稠剂，继续高速搅拌(约2000rad/min)20min，以保证混合均匀。d、对步骤c所得的混合物料进行粘度测定，若未达到规定的25000mPa.S，需再少量多次加入增稠剂并以低速(约600rad/min)搅拌，以防产生过多气泡。当粘度达到规定要求时，石墨涂料制备完毕。
将步骤2)所制备的石墨涂料在涂层机上对步骤1)所准备的基布进行涂层整理，后将涂层织物置于烘燥箱内，于80℃下烘燥10min。烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥。至此，石墨涂层复合材料制备完毕。
本发明的有益效果在于：本发明将导电损耗性石墨功能粒子均匀整理在预氧丝毡上，制备出石墨涂层预氧丝毡复合材料，不仅获得了良好的电磁防护效果还兼具预氧丝毡的耐高温性能。
本发明通过改善工艺使石墨在树脂基体中均匀分散，提高了柔性复合材料的电磁波有效防护能力，在一定条件下可取代电磁防护金属材料。
本发明结合纺织材料的优良特性，用预氧丝毡作为涂层复合材料的基布，提高了材料的柔软性、拉伸强力、降低了克重。
本发明制备工艺简单，易于实现，可为电磁防护服面料的开发提供参考。
附图说明
图1为实施例1所制得的石墨涂层预氧丝毡复合材料结构模型图。
图2为实施例1所制得的石墨涂层预氧丝毡复合材料的制备流程图。
图3为实施例1所制得的石墨涂层预氧丝毡复合材料屏蔽效能数据，图中曲线序号1～5分表表示石墨含量0％，5％，10％，15％，20％。
图4为实施例1所制得的石墨涂层预氧丝毡复合材料力学性能，图中曲线序号1～5分表表示石墨含量0％，5％，10％，15％，20％。
附图标记说明：1、石墨功能粒子涂层，2、预氧丝毡基布
具体实施方式
本发明提供了一种石墨涂层预氧丝毡复合材料及其制备方法，为了更好的解释本发明，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1。
本实施例中石墨涂层预氧丝毡复合材料基布选择为预氧丝毡。
涂料包括以下重量份组分：100重量份的水性聚氨酯，1重量份的增稠剂，5～20重量份的石墨。
其中，100重量份的水性聚氨酯型号为PU-2540。
1重量份的增稠剂为水性增稠剂7011。
5～20重量份的石墨(分析纯，粒径＜48μm)、
其具体的制备步骤如下。
1)基布的准备：按要求准备大小为25cm×50cm的布料，将其平整地固定在涂层机针板架上，调整至合适张力；
2)涂料的制备：a、用合适尺寸的烧杯取100重量份的聚氨酯树脂，称量5～20重量份的石墨。b、将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定在搅拌机夹具上，将搅拌器下降至树脂液面高度的一半以下，注意不要触碰到烧杯壁，确定搅拌器转子位于烧杯正中央时，启动电动搅拌器。c、在电动搅拌器低速(约600rad/min)搅拌状态下，缓慢且少量地向树脂中加入不同重量份的石墨功能粒子，待完全加入后，将电动搅拌器调至高速(约2000rad/min)，搅拌10min，每隔5min滴加一次7011增稠剂，约5次左右，直至粘度达到25000mPa.S左右，继续高速(约2000rad/min)搅拌20min，以保证混合均匀。d、对步骤c所得的混合物料进行粘度的测定，若未达到规定的25000mPa.S的粘度，需再少量多次加入增稠剂并以低速(约600rad/min)搅拌，以防产生过多气泡。当粘度达到25000mPa.S时，停止搅拌，静止10min待涂料降温，至此，石墨涂料制备完毕。
3)涂层：将步骤2)所制备的石墨涂料在涂层机上对步骤1)所准备的预氧丝毡基布进行涂层整理，电动涂层机刮刀速度设置为10mm/s，刮刀的行程大体设置为35cm-40cm之间，以确保有效涂层长度达30cm，即附图1中序号1。
4)烘燥：将涂层织物置于烘燥箱内，在温度为80℃环境下下烘燥10min。烘燥后将样品取出，置于通风处晾至完全干燥。至此，石墨涂层预氧丝毡材料制备完毕。得到附图1。
实施例1利用INSTRON万能强力机来检测石墨涂层预氧丝毡复合材料的拉伸强力，利用E4991B介电谱仪测试石墨涂层预氧丝毡复合材料的介电性能，利用ZNB8型适量网络分析仪测试石墨涂层预氧丝毡复合材料的电磁特性。
表1实施例1制备工艺变量。
从附图3结果可看出，本发明测试结果表征屏蔽性能良好，图4可看出，石墨涂层预氧丝毡复合材料强力高，且兼具预氧丝毡耐高温性能，适用范围广。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.石墨涂层预氧丝毡复合材料，其特征在于：采用织物涂层工艺制备，在基布表面进行涂层工艺，材料组成为基布和涂料。
2.根据权利要求1所述的石墨涂层预氧丝毡复合材料，其特征在于，所述基布为耐高温的预氧丝毡。
3.根据权利要求1所述的石墨涂层预氧丝毡复合材料，其特征在于，所述涂料的组成及重量份为：水性聚氨酯：100重量份；增稠剂：0.1～1.2重量份；石墨功能粒子：5～20重量份。
4.根据权利要求3所述的石墨涂层预氧丝毡复合材料，其特征在于，所述石墨功能粒子粒径＜48μm。
5.根据权利要求3所述的石墨涂层预氧丝毡复合材料，其特征在于，所述水性聚氨酯为半透明乳液，固体粉40±1，粘度(25℃，mPa.S)小于300。
6.根据权利要求3所述的石墨涂层预氧丝毡复合材料，其特征在于，所述增稠剂为水性增稠剂，主要成分为聚氨酯化合物，PH值7.0±0.1，粘度≤3000CPS/25℃。
7.根据权利要求3所述的石墨涂层预氧丝毡复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)按要求准备25cm×50cm的预氧丝毡作为基布，将其平整地固定在涂层机针板架上，调整至合适张力。
2)涂料的制备：a、用合适尺寸的烧杯取适量聚氨酯树脂，称量一定比例的功能粒子(在本次研究中为石墨)。b、将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定在搅拌机夹具上，将搅拌器下降至树脂液面高度的一半以下，注意不要触碰到烧杯壁，确定搅拌器转子位于烧杯正中央时，启动电动搅拌器。c、电动搅拌器以低速(约600rad/min)搅拌状态下，缓慢少量地向树脂中加入功能粒子，待称量好的功能粒子完全加入后，将电动搅拌器调至高速搅拌状态(约2000rad/min)下搅拌10min，再加入一定量的增稠剂，继续高速(约2000rad/min)搅拌20min，以保证混合均匀。d、对步骤c所得的混合物料进行粘度的测定，若未达到规定的30000mPa.S的粘度，需再少量多次加入增稠剂并以低速(约600rad/min)搅拌，以防产生过多气泡。当粘度达到规定范围时，石墨涂料制备完毕。
8.将步骤2)所制备的石墨涂料在涂层机上对步骤1)所准备的基布进行涂层整理，将涂层织物置于烘燥箱内，在80℃温度下烘燥10min。烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥。至此，单层石墨涂层织物制备完毕。
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