CN113430713A - 一种具有电磁屏蔽性能的复合板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有电磁屏蔽性能的复合板及其制备方法，涉及新材料技术领域。本发明先用吸附铜离子的胺基化氧化石墨烯与聚丙烯混合，经干法纺丝制得改性聚丙烯纤维，然后以苯乙烯、过氧化苯甲酰、羟乙基纤维素、马来酸酐、淀粉、高碘酸钾和丙烯酸为主要原料，通过悬浮聚合制得改性空心微球，最后，将改性聚丙烯纤维与碳纤维、涤纶和改性空心微球混合，经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡经针刺加固、热压处理后，制得具有电磁屏蔽性能的复合板。本发明制备的具有电磁屏蔽性能的复合板具备优良的电磁屏蔽性能和降噪性能，且密度低，强度好。

Description

一种具有电磁屏蔽性能的复合板及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种具有电磁屏蔽性能的复合板及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，越来越多电子产品和电器得到了广泛应用，但这些产品产生的电磁辐射也会感应到电路中，对电路造成干扰。同时，也会对人体产生影响。因此利用具有电磁屏蔽功能的材料切断电磁波的传播途径，是一种基本且有效的消除干扰方法。
具备电磁屏蔽功能的复合人造板是一类重要的电磁屏蔽材料；但是传统的具备电磁屏蔽功能的复合板中往往含有大量金属，从而使得板材过分沉重，从而影响板材的使用范围。本申请制备一种轻质且具有电磁屏蔽性能的复合板，以使复合板能更好的运用于汽车等移动的设施上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有电磁屏蔽性能的复合板及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
一种具有电磁屏蔽性能的复合板，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分： 40～60份改性聚丙烯纤维，5～10份碳纤维，20～40份涤纶和10～20份改性空心微球；
所述改性空心微球的制备原料包括：苯乙烯、过氧化苯甲酰、水、羟乙基纤维素、马来酸酐、淀粉、高碘酸钾和丙烯酸。
作为优化，所述改性聚丙烯纤维是由聚丙烯与改性氧化石墨烯混合经熔融纺丝制得；所述改性氧化石墨烯是由氧化石墨烯经胺基化后，再吸附铜离子制得。
作为优化，所述碳纤维为长度6～10mm，直径0.2～0.5mm的碳纤维；所述涤纶为长度 20～50mm，直径为0.5～1.0mm的涤纶。
作为优化，所述具有电磁屏蔽性能的复合板主要包括以下重量份数的原料组分：45 份改性聚丙烯纤维，10份碳纤维，30份涤纶和15份改性空心微球。
作为优化，一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)将引发剂、淀粉、马来酸酐和苯乙烯混合，于惰性气体氛围下，搅拌预聚，得预聚苯乙烯混合物，将预聚苯乙烯混合物与苯乙烯和引发剂混合，搅拌混合后，得预聚苯乙烯分散液，将预聚苯乙烯分散液与混合水溶液混合后，进行悬浮聚合，降温，抽滤，洗涤，得预处理空心微球；
(2)将步骤(1)所得预处理空心微球于高温条件下发泡后，得空心微球，将空心微球与水混合，并加入高碘酸钾，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼与氢氧化钠溶液混合，并加入丙烯酸，搅拌混合后，过滤，干燥，得改性空心微球；
(3)将改性氧化石墨烯与聚丙烯混合，加热熔融，得纺丝液，将纺丝液用干法纺丝进行纺丝，得改性聚丙烯纤维；按重量份数计，依次称取：40～60份改性聚丙烯纤维，5～10份碳纤维，20～40份涤纶和10～20份步骤(2)所得改性空心微球；将改性聚丙烯纤维与碳纤维混合，并加入涤纶和不中欧(2)所得改性空心微球，经搅拌混合后，得混合料，将混合料经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡进行针刺加固，得预处理混合纤维毡；
(4)将预处理混合纤维毡进行热压处理，得具有电磁屏蔽性能的复合板。
作为优化，所述具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将过氧化苯甲酰与苯乙烯按质量比1:20～2:20混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入苯乙烯质量0.125～0.200倍的淀粉和苯乙烯质量0.0125～0.0200倍的马来酸酐，向三口烧瓶中以20～40mL/min的速率通入氮气，除去空气后，将三口烧瓶内物料温度加热至 120℃，搅拌预聚1～2h后，得预聚苯乙烯混合物，将预聚苯乙烯混合物与苯乙烯按质量比 1:2～1:2.6混合，并加入预聚苯乙烯混合物质量0.01～0.04倍的过氧化苯甲酰，于温度为 60～70℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合20～50min后，得预聚苯乙烯分散液，将预聚苯乙烯分散液与质量分数为0.8～1.2％的羟乙基纤维素溶液按体积比1:5混合于烧杯中，进行悬浮聚合后，将烧杯内物料降温至40℃，抽滤，得预处理空心微球坯料，将预处理空心微球坯料用水洗涤3～6次后，得预处理空心微球；
(2)将步骤(1)所得预处理空心微球于150～170℃的条件下发泡20～40min后，得空心微球，将空心微球与水按质量比1:10～1：15混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入空心微球质量0.1～0.2倍的高碘酸钾，于温度为70～90℃，转速为300～600r/min的条件下搅拌反应1～3h后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为1～2％的氢氧化钠溶液按质量比1:10～1:20混合，并向滤饼与氢氧化钠溶液的混合物中加入滤饼质量3～5倍的丙烯酸，于温度为30～60℃，转速为300～600r/min的条件下搅拌混合1～4h后，过滤，得滤渣，将滤渣于温度为80～90℃的条件下干燥1～2h后，得改性空心微球；
(3)将改性氧化石墨烯与聚丙烯按质量比5:100～15:100混合，于温度为130～180℃的条件下搅拌混合，得纺丝液，将纺丝液经喷丝孔挤出，冷却成型后，得直径为0.5～1.0mm，长度为30～100mm的改性聚丙烯纤维；按重量份数计，依次称取：45份改性聚丙烯纤维， 10份碳纤维，30份涤纶和15份改性空心微球；将改性聚丙烯纤维与碳纤维混合，并加入涤纶和步骤(2)所得改性空心微球，经搅拌混合后，得混合料，将混合料经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡依次进行预针刺加固处理和主针刺加固处理，制得克重为 450～550g/m2的预处理混合纤维毡；
(4)将预处理混合纤维毡于热压机中进行热压处理，得具有电磁屏蔽性能的复合板。
作为优化，步骤(1)所述悬浮聚合的条件为先于80℃的条件下反应3h，然后于90℃的条件下反应2h，最后于温度为120℃的条件下反应1h。
作为优化，步骤(3)所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯与水按质量比 1:100混合，并加入氧化石墨烯质量10～20倍的乙二胺，于温度为80～120℃的条件下搅拌混合2～6h后，再于频率为45～55kHz的条件下超声分散5～15min后，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯坯料，将改性氧化石墨烯坯料与质量分数为5％的硝酸铜溶液按质量比1:10 混合，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯。
作为优化，步骤(3)所述预针刺加固处理的工艺条件为50～100刺点/cm2；所述主针刺加固处理的工艺条件为200～300刺点/cm2。
作为优化，步骤(4)所述热压处理的方法为：先于室温条件下将热压机压力提高至1～2MPa，同时向热压机中通入空气，使热压机中空气压力提高至1MPa，持续30～40s后，将热压机内温度恒压提高至220℃时，使用电子加速器对预处理混合纤维毡进行辐照处理，辐照计量为8～30kGy，同时对热压机内空气进行泄压，并将热压机压力提高至4～5MPa，于温度为220℃，压力为4～5MPa的条件下压制60～90s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在制备具有电磁屏蔽性能的复合板时使用改性聚丙烯纤维和改性空心微球，同时对针刺后的预处理混合纤维毡采用特殊的热压方法。
首先，混合纤维毡在经过针刺处理后，混合纤维毡中的改性聚丙烯纤维、涤纶和碳纤维可被刺入改性空心微球中，从而可提高热压后，各纤维间的结合力进而提高产品的弯曲强度；其次本发明中加入的改性空心微球可作为减重材料，在加入产品中后，可有效降低产品的密度，从而降低产品的重量，提高产品的实用性；
最后，本申请对针刺后的预处理混合纤维毡采用特殊的热压方法，在热压初期，温度不升高，只是适当对预处理混合纤维毡进行一定的挤压，并在加压过程中提高产品周围的大气压，因此，在热压初期可使气体进入改性空心微球中；接着，对热压机内温度进行升高，由于升温过程在恒压环境中进行，因此熔融的改性聚丙烯纤维会在空心微球内外保持一定的平衡，改性空心微球中的改性聚丙烯纤维不会过多或过少；当温度达到220℃时，开始进行加压、辐照处理，并且对热压机内空气进行泄压；由于改性空心微球内壁在共价键的作用下吸附有丙烯酸，因此，在辐照条件下，熔融的丙烯酸可与改性空心微球内壁的丙烯酸形成交联网络，从而提高改性空心微球的强度，进而提高产品的强度，同时由于在热压机压力增大的作用下，改性空心微球中的空气压力无法释放，从而可促使熔融的改性聚丙烯纤维贴附于改性空心微球的内壁，进而使得改性氧化石墨烯嵌合于聚丙烯与丙烯酸形成的交联网络中，并均匀平铺于改性空心微球的内部，在保改性空心微球空心的前提下即降低产品重量的同时，赋予产品更好的隔音、防辐射性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的具有电磁屏蔽性能的复合板的各指标测试方法如下：
弯曲强度：将各实施例所得具有电磁屏蔽性能的复合板与对比例产品按GB/T1449测试各样品的弯曲强度。
电磁屏蔽性能：测量各实施例所得具有电磁屏蔽性能的复合板与对比例产品在电磁波频率为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5GHz条件下的电磁屏蔽性能。
密度：测量各实施例所得具有电磁屏蔽性能的复合板与对比例产品单位面积的重量。
降噪性能：按GB/T18696测量各实施例所得具有电磁屏蔽性能的复合板与对比例产品在声波频率为1、2、3、4、5kHz条件下的声音传输损耗。
实施例1
一种具有电磁屏蔽性能的复合板，按重量份数计，主要包括：45份改性聚丙烯纤维， 10份碳纤维，30份涤纶和15份改性空心微球。
一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，所述具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将过氧化苯甲酰与苯乙烯按质量比1:20混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入苯乙烯质量0.125倍的淀粉和苯乙烯质量0.0125倍的马来酸酐，向三口烧瓶中以30mL/min的速率通入氮气，除去空气后，将三口烧瓶内物料温度加热至120℃，搅拌预聚1.5h后，得预聚苯乙烯混合物，将预聚苯乙烯混合物与苯乙烯按质量比1:2.5混合，并加入预聚苯乙烯混合物质量0.02倍的过氧化苯甲酰，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合40min后，得预聚苯乙烯分散液，将预聚苯乙烯分散液与质量分数为1％的羟乙基纤维素溶液按体积比1:5混合于烧杯中，进行悬浮聚合后，将烧杯内物料降温至 40℃，抽滤，得预处理空心微球坯料，将预处理空心微球坯料用水洗涤4次后，得预处理空心微球；
(2)将步骤(1)所得预处理空心微球于160℃的条件下发泡40min后，得空心微球，将空心微球与水按质量比1:12混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入空心微球坯料质量0.1倍的高碘酸钾，于温度为80℃，转速为500r/min的条件下搅拌反应2h后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为2％的氢氧化钠溶液按质量比1:15混合，并向滤饼与氢氧化钠溶液的混合物中加入滤饼质量4倍的丙烯酸，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合 3h后，过滤，得滤渣，将滤渣于温度为85℃的条件下干燥2h后，得改性空心微球；
(3)将改性氧化石墨烯与聚丙烯按质量比7:100混合，于温度为170℃的条件下搅拌混合，得纺丝液，将纺丝液经喷丝孔挤出，冷却成型后，得直径为0.8mm，长度为80mm 的改性聚丙烯纤维；按重量份数计，依次称取：45份改性聚丙烯纤维，10份碳纤维，30 份涤纶和15份改性空心微球；将改性聚丙烯纤维与碳纤维混合，并加入涤纶和步骤(2) 所得改性空心微球，经搅拌混合后，得混合料，将混合料经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡依次进行预针刺加固处理和主针刺加固处理，制得克重为550g/m2的预处理混合纤维毡；
(4)将预处理混合纤维毡于热压机中进行热压处理，得具有电磁屏蔽性能的复合板。
作为优化，步骤(1)所述悬浮聚合的条件为先于80℃的条件下反应3h，然后于90℃的条件下反应2h，最后于温度为120℃的条件下反应1h。
作为优化，步骤(3)所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯与水按质量比 1:100混合，并加入氧化石墨烯质量15倍的乙二胺，于温度为80℃的条件下搅拌混合5h后，再于频率为50kHz的条件下超声分散10min后，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯坯料，将改性氧化石墨烯坯料与质量分数为5％的硝酸铜溶液按质量比1:10混合，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯。
作为优化，步骤(3)所述预针刺加固处理的工艺条件为75刺点/cm2；所述主针刺加固处理的工艺条件为250刺点/cm2。
作为优化，步骤(4)所述热压处理的方法为：先于室温条件下将热压机压力提高至1.5MPa，同时向热压机中通入空气，使热压机中空气压力提高至1MPa，持续30s后，将热压机内温度恒压提高至220℃时，使用电子加速器对预处理混合纤维毡进行辐照处理，辐照计量为20kGy，同时对热压机内空气进行泄压，并将热压机压力提高至5MPa，于温度为220℃，压力为5MPa的条件下压制80s。
实施例2
一种具有电磁屏蔽性能的复合板，按重量份数计，主要包括：45份聚丙烯纤维，10份碳纤维，30份涤纶和15份改性空心微球。
一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，所述具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将过氧化苯甲酰与苯乙烯按质量比1:20混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入苯乙烯质量0.125倍的淀粉和苯乙烯质量0.0125倍的马来酸酐，向三口烧瓶中以30mL/min的速率通入氮气，除去空气后，将三口烧瓶内物料温度加热至120℃，搅拌预聚 1.5h后，得预聚苯乙烯混合物，将预聚苯乙烯混合物与苯乙烯按质量比1:2.5混合，并加入预聚苯乙烯混合物质量0.02倍的过氧化苯甲酰，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合40min后，得预聚苯乙烯分散液，将预聚苯乙烯分散液与质量分数为1％的羟乙基纤维素溶液按体积比1:5混合于烧杯中，进行悬浮聚合后，将烧杯内物料降温至 40℃，抽滤，得预处理空心微球坯料，将预处理空心微球坯料用水洗涤4次后，得预处理空心微球；
(2)将步骤(1)所得预处理空心微球于160℃的条件下发泡40min后，得空心微球，将空心微球与水按质量比1:12混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入空心微球质量0.1倍的高碘酸钾，于温度为80℃，转速为500r/min的条件下搅拌反应2h后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为2％的氢氧化钠溶液按质量比1:15混合，并向滤饼与氢氧化钠溶液的混合物中加入滤饼质量4倍的丙烯酸，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合3h后，过滤，得滤渣，将滤渣于温度为85℃的条件下干燥2h后，得空心微球；
(3)将聚丙烯按于温度为170℃的条件下搅拌混合，得纺丝液，将纺丝液经喷丝孔挤出，冷却成型后，得直径为0.8mm，长度为80mm的聚丙烯纤维；按重量份数计，依次称取：45份聚丙烯纤维，10份碳纤维，30份涤纶和15份改性空心微球；将聚丙烯纤维与碳纤维混合，并加入涤纶和步骤(2)所得改性空心微球，经搅拌混合后，得混合料，将混合料经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡依次进行预针刺加固处理和主针刺加固处理，制得克重为550g/m2的预处理混合纤维毡；
(4)将预处理混合纤维毡于热压机中进行热压处理，得具有电磁屏蔽性能的复合板。
作为优化，步骤(1)所述悬浮聚合的条件为先于80℃的条件下反应3h，然后于90℃的条件下反应2h，最后于温度为120℃的条件下反应1h。
作为优化，步骤(3)所述预针刺加固处理的工艺条件为75刺点/cm2；所述主针刺加固处理的工艺条件为250刺点/cm2。
作为优化，步骤(4)所述热压处理的方法为：先于室温条件下将热压机压力提高至1.5MPa，同时向热压机中通入空气，使热压机中空气压力提高至1MPa，持续30s后，将热压机内温度恒压提高至220℃时，使用电子加速器对预处理混合纤维毡进行辐照处理，辐照计量为20kGy，同时对热压机内空气进行泄压，并将热压机压力提高至5MPa，于温度为220℃，压力为5MPa的条件下压制80s。
实施例3
一种具有电磁屏蔽性能的复合板，按重量份数计，主要包括：45份改性聚丙烯纤维， 10份碳纤维，30份涤纶和15份空心微球。
一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，所述具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将过氧化苯甲酰与苯乙烯按质量比1:20混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入苯乙烯质量0.125倍的淀粉和苯乙烯质量0.0125倍的马来酸酐，向三口烧瓶中以30mL/min的速率通入氮气，除去空气后，将三口烧瓶内物料温度加热至120℃，搅拌预聚1.5h后，得预聚苯乙烯混合物，将预聚苯乙烯混合物与苯乙烯按质量比1:2.5混合，并加入预聚苯乙烯混合物质量0.02倍的过氧化苯甲酰，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合40min后，得预聚苯乙烯分散液，将预聚苯乙烯分散液与质量分数为1％的羟乙基纤维素溶液按体积比1:5混合于烧杯中，进行悬浮聚合后，将烧杯内物料降温至 40℃，抽滤，得预处理空心微球坯料，将预处理空心微球坯料用水洗涤4次后，得预处理空心微球；
(2)将步骤(1)所得预处理空心微球于160℃的条件下发泡40min后，得空心微球；
(3)将改性氧化石墨烯与聚丙烯按质量比7:100混合，于温度为170℃的条件下搅拌混合，得纺丝液，将纺丝液经喷丝孔挤出，冷却成型后，得直径为0.8mm，长度为80mm 的改性聚丙烯纤维；按重量份数计，依次称取：45份改性聚丙烯纤维，10份碳纤维，30 份涤纶和15份改性空心微球；将改性聚丙烯纤维与碳纤维混合，并加入涤纶和步骤(2) 所得改性空心微球，经搅拌混合后，得混合料，将混合料经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡依次进行预针刺加固处理和主针刺加固处理，制得克重为550g/m2的预处理混合纤维毡；
(4)将预处理混合纤维毡于热压机中进行热压处理，得具有电磁屏蔽性能的复合板。
作为优化，步骤(1)所述悬浮聚合的条件为先于80℃的条件下反应3h，然后于90℃的条件下反应2h，最后于温度为120℃的条件下反应1h。
作为优化，步骤(3)所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯与水按质量比 1:100混合，并加入氧化石墨烯质量15倍的乙二胺，于温度为80℃的条件下搅拌混合5h后，再于频率为50kHz的条件下超声分散10min后，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯坯料，将改性氧化石墨烯坯料与质量分数为5％的硝酸铜溶液按质量比1:10混合，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯。
作为优化，步骤(3)所述预针刺加固处理的工艺条件为75刺点/cm2；所述主针刺加固处理的工艺条件为250刺点/cm2。
作为优化，步骤(4)所述热压处理的方法为：先于室温条件下将热压机压力提高至1.5MPa，同时向热压机中通入空气，使热压机中空气压力提高至1MPa，持续30s后，将热压机内温度恒压提高至220℃时，使用电子加速器对预处理混合纤维毡进行辐照处理，辐照计量为20kGy，同时对热压机内空气进行泄压，并将热压机压力提高至5MPa，于温度为220℃，压力为5MPa的条件下压制80s。
实施例4
一种具有电磁屏蔽性能的复合板，按重量份数计，主要包括：45份改性聚丙烯纤维， 10份碳纤维，30份涤纶和15份改性空心微球。
一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，所述具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将过氧化苯甲酰与苯乙烯按质量比1:20混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入苯乙烯质量0.125倍的淀粉和苯乙烯质量0.0125倍的马来酸酐，向三口烧瓶中以30mL/min的速率通入氮气，除去空气后，将三口烧瓶内物料温度加热至120℃，搅拌预聚1.5h后，得预聚苯乙烯混合物，将预聚苯乙烯混合物与苯乙烯按质量比1:2.5混合，并加入预聚苯乙烯混合物质量0.02倍的过氧化苯甲酰，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合40min后，得预聚苯乙烯分散液，将预聚苯乙烯分散液与质量分数为1％的羟乙基纤维素溶液按体积比1:5混合于烧杯中，进行悬浮聚合后，将烧杯内物料降温至 40℃，抽滤，得预处理空心微球坯料，将预处理空心微球坯料用水洗涤4次后，得预处理空心微球；
(2)将步骤(1)所得预处理空心微球于160℃的条件下发泡40min后，得空心微球，将空心微球与水按质量比1:12混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入空心微球坯料质量0.1倍的高碘酸钾，于温度为80℃，转速为500r/min的条件下搅拌反应2h后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为2％的氢氧化钠溶液按质量比1:15混合，并向滤饼与氢氧化钠溶液的混合物中加入滤饼质量4倍的丙烯酸，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合 3h后，过滤，得滤渣，将滤渣于温度为85℃的条件下干燥2h后，得改性空心微球；
(3)将改性氧化石墨烯与聚丙烯按质量比7:100混合，于温度为170℃的条件下搅拌混合，得纺丝液，将纺丝液经喷丝孔挤出，冷却成型后，得直径为0.8mm，长度为80mm 的改性聚丙烯纤维；按重量份数计，依次称取：45份改性聚丙烯纤维，10份碳纤维，30 份涤纶和15份改性空心微球；将改性聚丙烯纤维与碳纤维混合，并加入涤纶和步骤(2) 所得改性空心微球，经搅拌混合后，得混合料，将混合料经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡依次进行预针刺加固处理和主针刺加固处理，制得克重为550g/m2的预处理混合纤维毡；
(4)将预处理混合纤维毡于热压机中进行热压处理，得具有电磁屏蔽性能的复合板。
作为优化，步骤(1)所述悬浮聚合的条件为先于80℃的条件下反应3h，然后于90℃的条件下反应2h，最后于温度为120℃的条件下反应1h。
作为优化，步骤(3)所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯与水按质量比 1:100混合，并加入氧化石墨烯质量15倍的乙二胺，于温度为80℃的条件下搅拌混合5h后，再于频率为50kHz的条件下超声分散10min后，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯坯料，将改性氧化石墨烯坯料与质量分数为5％的硝酸铜溶液按质量比1:10混合，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯。
作为优化，步骤(3)所述预针刺加固处理的工艺条件为75刺点/cm2；所述主针刺加固处理的工艺条件为250刺点/cm2。
作为优化，步骤(4)所述热压处理的方法为：于温度为220℃，压力为5MPa，辐照剂量为20kGy的条件下热压90s。
对比例
一种具有电磁屏蔽性能的复合板，按重量份数计，主要包括：45份聚丙烯纤维，10份碳纤维，30份涤纶和15份空心微球。
一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，所述具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将过氧化苯甲酰与苯乙烯按质量比1:20混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入苯乙烯质量0.125倍的淀粉和苯乙烯质量0.0125倍的马来酸酐，向三口烧瓶中以30mL/min的速率通入氮气，除去空气后，将三口烧瓶内物料温度加热至120℃，搅拌预聚1.5h后，得预聚苯乙烯混合物，将预聚苯乙烯混合物与苯乙烯按质量比1:2.5混合，并加入预聚苯乙烯混合物质量0.02倍的过氧化苯甲酰，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合40min后，得预聚苯乙烯分散液，将预聚苯乙烯分散液与质量分数为1％的羟乙基纤维素溶液按体积比1:5混合于烧杯中，进行悬浮聚合后，将烧杯内物料降温至 40℃，抽滤，得预处理空心微球坯料，将预处理空心微球坯料用水洗涤4次后，得预处理空心微球；
(2)将步骤(1)所得预处理空心微球于160℃的条件下发泡40min后，得空心微球；
(3)将聚丙烯于温度为170℃的条件下搅拌混合，得纺丝液，将纺丝液经喷丝孔挤出，冷却成型后，得直径为0.8mm，长度为80mm的聚丙烯纤维；按重量份数计，依次称取：45份聚丙烯纤维，10份碳纤维，30份涤纶和15份改性空心微球；将聚丙烯纤维与碳纤维混合，并加入涤纶和步骤(2)所得改性空心微球，经搅拌混合后，得混合料，将混合料经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡依次进行预针刺加固处理和主针刺加固处理，制得克重为550g/m2的预处理混合纤维毡；
(4)将预处理混合纤维毡于热压机中进行热压处理，得具有电磁屏蔽性能的复合板。
作为优化，步骤(1)所述悬浮聚合的条件为先于80℃的条件下反应3h，然后于90℃的条件下反应2h，最后于温度为120℃的条件下反应1h。
作为优化，步骤(3)所述预针刺加固处理的工艺条件为75刺点/cm2；所述主针刺加固处理的工艺条件为250刺点/cm2。
作为优化，步骤(4)所述热压处理的方法为：于温度为220℃，压力为5MPa，辐照剂量为20kGy的条件下热压90s。
效果例1
下表1给出了采用本发明实施例1至4与对比例的具有电磁屏蔽性能的复合板的弯曲强度和密度分析结果。
表1
Figure BDA0003078452500000111
效果例2
下表2给出了采用本发明实施例1至4与对比例的具有电磁屏蔽性能的复合板的电磁屏蔽性能分析结果。
表2
Figure BDA0003078452500000121
效果例3
下表3给出了采用本发明实施例1至4与对比例的具有电磁屏蔽性能的复合板的降噪性能分析结果。
表3
Figure BDA0003078452500000122
Figure BDA0003078452500000131
从表1，表2和表3中实施例1与对比例的实验数据比较可发现，在制备具有电磁屏蔽性能的复合板时加入改性聚丙烯纤维和改性空心微球，并在热压时使用特殊热压工艺，可使得产品具备良好的电磁屏蔽性能和降噪性能，同时产品具备优异的力学性能和较低的密度；从表1，表2和表3中实施例1与实施例2所得实验数据比较可发现，当在制备具有电磁屏蔽性能的复合板时不使用改性聚丙烯纤维，纤维中不含有改性石墨烯，因此，产品的电磁屏蔽性能和强度均有所下降；从表1，表2和表3中实施例1与实施例3的实验数据比较可发现，当在制备具有电磁屏蔽性能的复合板时，不对空心微球进行改性，使得空心微球在产品制备过程中空隙被堵塞，改性石墨烯无法均匀分散，从而使得产品的电磁屏蔽性能和降噪性能显著下降；从表1，表2和表3中实施例1与实施例4的实验数据比较可发现，当在制备产品时不使用特定的热压工艺，产品中改性空心微球中空隙消失，且改性石墨烯分布不均，从而大大有效产品的性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种具有电磁屏蔽性能的复合板，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：40～60份改性聚丙烯纤维，5～10份碳纤维，20～40份涤纶和10～20份改性空心微球；
所述改性空心微球的制备原料包括：苯乙烯、过氧化苯甲酰、水、羟乙基纤维素、马来酸酐、淀粉、高碘酸钾和丙烯酸。
2.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽性能的复合板，其特征在于，所述改性聚丙烯纤维是由聚丙烯与改性氧化石墨烯混合经干法纺丝制得；所述改性氧化石墨烯是由氧化石墨烯经胺基化后，再吸附铜离子制得。
3.根据权利要求2所述的一种具有电磁屏蔽性能的复合板，其特征在于，所述碳纤维为长度6～10mm，直径0.2～0.5mm的碳纤维；所述涤纶为长度20～50mm，直径为0.5～1.0mm的涤纶。
4.根据权利要求3所述的一种具有电磁屏蔽性能的复合板，其特征在于，所述具有电磁屏蔽性能的复合板主要包括以下重量份数的原料组分：45份改性聚丙烯纤维，10份碳纤维，30份涤纶和15份改性空心微球。
5.一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
(1)将引发剂、淀粉、马来酸酐和苯乙烯混合，于惰性气体氛围下，搅拌预聚，得预聚苯乙烯混合物，将预聚苯乙烯混合物与苯乙烯和引发剂混合，搅拌混合后，得预聚苯乙烯分散液，将预聚苯乙烯分散液与分散剂的水溶液混合后，进行悬浮聚合，降温，抽滤，洗涤，得预处理空心微球；
(2)将步骤(1)所得预处理空心微球于高温条件下发泡后，得空心微球，将空心微球与水混合，并加入高碘酸钾，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼与氢氧化钠溶液混合，并加入丙烯酸，搅拌混合后，过滤，干燥，得改性空心微球；
(3)将改性氧化石墨烯与聚丙烯混合，加热熔融，得纺丝液，将纺丝液用干法纺丝进行纺丝，得改性聚丙烯纤维；按重量份数计，依次称取：40～60份改性聚丙烯纤维，5～10份碳纤维，20～40份涤纶和10～20份步骤(2)所得改性空心微球；将改性聚丙烯纤维与碳纤维混合，并加入涤纶和步骤(2)所得改性空心微球，经搅拌混合后，得混合料，将混合料经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡进行针刺加固，得预处理混合纤维毡；
(4)将预处理混合纤维毡进行热压处理，得具有电磁屏蔽性能的复合板。
6.根据权利要求5所述的一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，其特征在于，所述具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将过氧化苯甲酰与苯乙烯按质量比1:20～2:20混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入苯乙烯质量0.125～0.200倍的淀粉和苯乙烯质量0.0125～0.0200倍的马来酸酐，向三口烧瓶中以20～40mL/min的速率通入氮气，除去空气后，将三口烧瓶内物料温度加热至120℃，搅拌预聚1～2h后，得预聚苯乙烯混合物，将预聚苯乙烯混合物与苯乙烯按质量比1:2～1:2.6混合，并加入预聚苯乙烯混合物质量0.01～0.04倍的过氧化苯甲酰，于温度为60～70℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合20～50min后，得预聚苯乙烯分散液，将预聚苯乙烯分散液与质量分数为0.8～1.2％的羟乙基纤维素溶液按体积比1:5混合于烧杯中，进行悬浮聚合后，将烧杯内物料降温至40℃，抽滤，得预处理空心微球坯料，将预处理空心微球坯料用水洗涤3～6次后，得预处理空心微球；
(2)将步骤(1)所得预处理空心微球于150～170℃的条件下发泡20～40min后，得空心微球，将空心微球与水按质量比1:10～1：15混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入空心微球质量0.1～0.2倍的高碘酸钾，于温度为70～90℃，转速为300～600r/min的条件下搅拌反应1～3h后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为1～2％的氢氧化钠溶液按质量比1:10～1:20混合，并向滤饼与氢氧化钠溶液的混合物中加入滤饼质量3～5倍的丙烯酸，于温度为30～60℃，转速为300～600r/min的条件下搅拌混合1～4h后，过滤，得滤渣，将滤渣于温度为80～90℃的条件下干燥1～2h后，得改性空心微球；
(3)将改性氧化石墨烯与聚丙烯按质量比5:100～15:100混合，于温度为130～180℃的条件下搅拌混合，得纺丝液，将纺丝液经喷丝孔挤出，冷却成型后，得直径为0.5～1.0mm，长度为30～100mm的改性聚丙烯纤维；按重量份数计，依次称取：45份改性聚丙烯纤维，10份碳纤维，30份涤纶和15份改性空心微球；将改性聚丙烯纤维与碳纤维混合，并加入涤纶和步骤(2)所得改性空心微球，经搅拌混合后，得混合料，将混合料经梳理、成网，制得混合纤维毡，将混合纤维毡依次进行预针刺加固处理和主针刺加固处理，制得克重为450～550g/m2的预处理混合纤维毡；
(4)将预处理混合纤维毡于热压机中进行热压处理，得具有电磁屏蔽性能的复合板。
7.根据权利要求6所述的一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述悬浮聚合的条件为先于80℃的条件下反应3h，然后于90℃的条件下反应2h，最后于温度为120℃的条件下反应1h。
8.根据权利要求6所述的一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯与水按质量比1:100混合，并加入氧化石墨烯质量10～20倍的乙二胺，于温度为80～120℃的条件下搅拌混合2～6h后，再于频率为45～55kHz的条件下超声分散5～15min后，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯坯料，将改性氧化石墨烯坯料与质量分数为5％的硝酸铜溶液按质量比1:10混合，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯。
9.根据权利要求6所述的一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述预针刺加固处理的工艺条件为50～100刺点/cm2；所述主针刺加固处理的工艺条件为200～300刺点/cm2。
10.根据权利要求6所述的一种具有电磁屏蔽性能的复合板的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述热压处理的方法为：先于室温条件下将热压机压力提高至1～2MPa，同时向热压机中通入空气，使热压机中空气压力提高至1MPa，持续30～40s后，将热压机内温度恒压提高至220℃时，使用电子加速器对预处理混合纤维毡进行辐照处理，辐照计量为8～30kGy，同时对热压机内空气进行泄压，并将热压机压力提高至4～5MPa，于温度为220℃，压力为4～5MPa的条件下压制60～90s。
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