CN115093678A - 一种全贯通特性的电磁屏蔽复合材料的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全贯通特性的电磁屏蔽复合材料的制备方法及其应用，所述制备方法包括以下步骤：将碳纳米管与环氧树脂超声混合，加入固化剂，干燥，得到碳纳米管改性的环氧树脂基体，再通过真空辅助成形工艺将所述碳纳米管改性的环氧树脂基体与碳纤维进行复合，制备成全贯通特性的电磁屏蔽复合材料；不仅解决了环氧树脂导电性极差的问题，还提高了碳纤维环氧树脂基复合材料的电磁屏蔽性能，本发明制备的复合材料可以用于制备电磁屏蔽材料，应用于航空航天领域。

Description

一种全贯通特性的电磁屏蔽复合材料的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽织物技术领域，特别是涉及一种全贯通特性的电磁屏蔽复合材料的制备方法及其应用。
背景技术
随着电子信息行业的飞速发展，电磁辐射逐渐成为了一种新型污染源。于是开发和研究具有电磁屏蔽效果的材料就变得尤其重要。刘琳等人提出对屏蔽材料进行非晶化和纳米化处理，来提高材料的综合电磁屏蔽性能；孙天等人重点研究了电磁屏蔽材料在织物方面的进展，发现电磁屏蔽效能大于30dB时，材料的屏蔽性能属于中等；吴依琳等人研究介绍了不同金属纤维电磁屏蔽材料织物的进展，发现电磁波频率在中低频范围材料屏蔽效果较好，在高频范围内屏蔽效果较差；孔静等人重点从轻质、宽频的角度阐述导电聚合物和碳基电磁波等屏蔽材料的研究进展。杨前勇等人研究介绍了导电橡胶电磁屏蔽材料，并且发现这类材料具有非常好的导电性能、机械性能和优异的密封性能。
电磁屏蔽材料的分类方法有很多，主要有铁磁材料与金属良导体材料、表层导电型屏蔽材料和填充型屏蔽复合材料。其中填充型屏蔽复合材料是由电绝缘性较好的基体和具有优良导电性能的导电填料材料及其它助剂所组成的电磁屏蔽材料制品，碳纤维就属于这种。碳纤维具有电阻率低，导电性好，电磁屏蔽性能优异的特点。所以由碳纤维作为原料编制织物会具有极好的电磁屏蔽性能。此外有研究表明，三维结构的织物厚度增加，经纬纱交织次数增多，其屏蔽能力会比一般二维织物强。碳纳米管是一种具有特殊结构的管状物，质量很轻，具有特殊的导电性能。环氧树脂本身不具备导电性，由环氧树脂制作出的复合材料其导电性能很差，电磁屏蔽效果不好。
因此，有必要提供一种增强体织物和树脂同时具有导电性能的，具有全贯通电磁屏蔽性能的复合材料制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种全贯通特性的电磁屏蔽复合材料的制备方法及其应用，利用三维制造技术，设计一种可在增强体内部形成连续导电通路的屏蔽结构，制得三维结构电磁屏蔽织物，以提高材料的电磁屏蔽效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种全贯通特性的电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将碳纳米管与环氧树脂超声混合，加入固化剂，干燥，得到碳纳米管改性的环氧树脂基体，再通过真空辅助成形工艺将所述碳纳米管改性的环氧树脂基体与碳纤维进行复合，制备成全贯通特性的电磁屏蔽复合材料。碳纤维作为增强体织物，与经过碳纳米管改性的环氧树脂复合之后，可以制备出使增强体织物和树脂同时具有导电性能的，具有全贯通电磁屏蔽性能的复合材料。
优选地，所述碳纳米管在全贯通特性的电磁屏蔽复合材料中的质量含量为0-2％，含量不为0；
所述碳纳米管改性的环氧树脂基体与碳纤维的质量比为60:40；
所述固化剂与环氧树脂的质量比为27：100。
优选地，所述碳纤维包括纯碳三维织物和碳/银三维织物。
优选地，所述纯碳三维织物的纬密为60-140根/10cm。
优选地，所述碳/银三维织物中银与碳的纬向密度比为1：(2-4)。
优选地，所述碳/银三维织物的纬密为60-140根/10cm。
优选地，环氧树脂的型号为JL-235，购自常熟佳发化学有限责任公司；固化剂型号为JH-242，购自常熟佳发化学有限责任公司。
本发明所述制备方法制备得到的全贯通特性的电磁屏蔽复合材料用于制备电磁屏蔽材料。
本发明公开了以下技术效果：
环氧树脂由于其自身的导电性能极差，使得做出的复合材料的电磁屏蔽性能也极差，本发明通过在环氧树脂里加入碳纳米管提高其屏蔽性能。用碳纤维为原料做出三维编织物使其成为增强体，在复合材料内部形成连续导电通路，进而提升复合材料电磁屏蔽性能。本发明采用由三维织机制成的织物，是一种具有电磁屏蔽效果的复合材料，通过碳纳米管来改性树脂的不导电性，使得材料整体皆可导电，并且制作过程简单，环境友好，力学性能与电磁屏蔽性能都非常优异，可用于航空航天领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为织物上机图；
图2为全贯通特性的电磁屏蔽复合材料的工艺流程图；
图3为纯碳三维织物不同纬密的厚度；
图4为混银织物(即碳/银三维织物)银碳纬向密度比不同时的厚度；
图5为纯碳织物不同纬密电阻；
图6为混银织物经向与纬密80根/10cm碳纤维织物表面电阻；
图7为混银织物纬向与纬密80根/10cm碳织物表面电阻；
图8为经纬密完全相同的五块纯碳织物通过真空辅助成形工艺做成复材的表面电阻；
图9为混银织物复材经向电阻；
图10为混银织物复材纬向电阻；
图11为1-5组碳纳米管环氧树脂基复合材料屏蔽效能；
图12为6-11组碳纳米管环氧树脂基复合材料屏蔽效能；
图13为纯碳三维纤维织物不同纬密的电磁屏蔽效能；
图14为织物经向电磁屏蔽效能；
图15为织物纬向电磁屏蔽效能；
图16为碳纤维复合材料电磁屏蔽效能；
图17为混银复材经向电磁屏蔽效能；
图18为混银复材纬向电磁屏蔽性能；
图19为真空辅助成形工艺成形示意图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其它陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其它实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
如无特殊说明，本发明实施例中的碳纳米管浓度指的均是质量浓度(wt％)。
本发明实施例中碳纳米管改性的环氧树脂基体与碳纤维的质量比为60：40。
本发明说明书及实施例中出现的纯碳织物指的是纯碳三维织物，混银织物指的是碳/银三维织物，纯碳织物复合材料指的是纯碳三维织物-碳纳米管环氧树脂基复合材料，混银织物复材指的是碳/银三维织物-碳纳米管环氧树脂基复合材料。
实施例1制备纯碳三维织物及碳/银三维织物
利用全自动三维小样织机按照相应的组织图织制不同纬密的纯碳三维织物，织物纬密分别为60根/10cm、80根/10cm、100根/10cm、120根/10cm、140根/10cm；织制碳/银三维织物，银线与碳纤维打纬时的纬向密度比分别为1:2，1:3，1:4。具体上机图见图1，三维织物试样编号如表1。
表1三维织物试样
Figure BDA0003779300220000041
Figure BDA0003779300220000051
实施例2制备碳纳米管环氧树脂基复合材料
试样制备处理
由于树脂不具有导电性，电磁屏蔽性能很差，若将碳纳米管与树脂充分混合，便可提高树脂基体的电磁屏蔽性能。但是碳纳米管在树脂中容易团聚，所以本发明将碳纳米管与树脂的混合溶液用超声波震荡。将环氧树脂JL-235与固化剂JH-242以100:27的质量比充分混合制成20g溶液用作空白对照组①。将不同含量碳纳米管分别加入到树脂中用超声波震荡30min，然后加入固化剂再次充分混合后制成20g溶液，放到真空干燥箱中干燥10min，减少产生的气泡，将这些用作实验组。最后用胶头滴管将上述溶液加入到聚四氟乙烯模具(呈长6cm，宽4cm的矩形状，制作方法是利用矩形裁刀与热压机将矩形模具压出一个裁刀形状的孔，然后将两个带孔的模具用双面胶粘在一起，最后在孔下面贴一层基布(PA与PE制成)，由此，聚四氟乙烯模具制成)中，自然风干两天之后从模具中取出，即制作完成。碳纳米管环氧树脂基复合材料制备完成。具体试样实验编号如表2。
表2碳纳米管环氧树脂基复合材料试样编号
Figure BDA0003779300220000052
实施例3制备全贯通特性的电磁屏蔽复合材料
以实施例1制备好的纬密为80根/10cm的三维碳织物通过真空辅助成形工艺制成复合材料，其中真空辅助成形工艺是在真空状态下排除纤维增强体中的气体，利用树脂的流动性、渗透性，实现对纤维及其织物浸渍，并在一定温度下与固化剂充分混合对织物进行固化，形成一定树脂/纤维比例的工艺方法。
纯碳三维织物-碳纳米管环氧树脂基复合材料的制备：
本发明采用的树脂为环氧树脂JL-235，并将不同含量碳纳米管分别与环氧树脂、固化剂JH-242充分混合制成溶液，采用真空辅助成形工艺将实施例1制备的纯碳三维织物制成复合材料，碳纳米管含量分别为0、0.05wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％。同样，碳纳米管与树脂的混合也要经过超声波震荡30min，混合溶液加入固化剂后在真空干燥箱中烘10min。具体试样编号如表3。
表3碳纤维三维织物环氧树脂基复合材料制备试样
Figure BDA0003779300220000061
纯碳三维织物-碳纳米管环氧树脂基复合材料的工艺流程图见图2。
碳/银三维织物-碳纳米管环氧树脂基复合材料的制备：
将制备好的纬密为80根/10cm，纬纱为银线与碳纤维的三维织物(即银/碳三维织物)通过真空辅助成形技术制成复合材料。制备过程与碳织物环氧树脂基复合材料相同，都是通过加入碳纳米管来改性环氧树脂的不导电性。其中碳纳米管含量皆为2wt％。不同的是，本纬纱是银与碳的混合，其中银碳打纬的纬向密度比分别为1:2、1:3、1:4。具体试样编号如表4。
表4混银织物环氧树脂基复合材料制备试样
Figure BDA0003779300220000062
性能测试方法：
银线含量测试
Figure BDA0003779300220000063
式(1)中：Vc——混杂比，％；
T1——碳纤维线密度，tex；
T2——银线线密度，tex；
ρ1——碳纤维密度，g/cm3；
ρ2——银线密度，g/cm3；
Pj1——交织中经向密度，根/10cm；
Pw1——交织物中碳纤维纬向密度，根/10cm；
Pw2——交织物中银线纬向密度，根/10cm。
织物厚度测试
根据GB 3820-1997《机织物(梭织物)和针织物厚度的测定》标准，利用数字式织物厚度仪对碳织物与混银织物的厚度进行了测试。其中压脚面积为2000mm2，加压压力为1kPa，加压时间为10s，最终取5次测试结果的平均值作为该试样的最终值。
导电性能测试
根据AATCC 76—2005《纺织品表面电阻试验方法》标准，利用数字万用电表对环氧树脂基复合材料、碳织物、混银织物、碳纤维环氧树脂基复合材料、混银环氧树脂基复合材料表面电阻进行测试。为了保证测试结果不受万用电表的探针与碳纤维单向布间接触电阻的影响，在测试之前，需要在铜片上先施加10N的力。取30次测试结果的平均值作为该试样的最终值。
电磁屏蔽性能测试
按照GJB 6190–2008中的波导法，测试碳纤维单向布和碳纤维复合材料的电磁屏蔽性能。利用Keysight-P5004A型矢量网络分析仪，在8.2～12.4GHz的频率范围内进行测试。计算公式如式(2)所示。
SE＝-10lg(Pt/Pi) (2)
式(2)中：SE——电磁屏蔽效能，对物体屏蔽电磁辐射衰减程度的参考值；
Pt——入射波功率；
Pi——透射波功率。
再由矢量网络分析仪测得的透射波与反射波能量信息(即散射参数)，探究其主要的电磁辐射屏蔽机制，计算公式如式(3)所示。
100％＝A+R+T (3)
式(3)中：A——吸收率；
R——反射率；
T——透射率。
立体碳织物及复合材料的性能分析
织物的厚度
图3为纯碳三维织物经密不变的情况下，纬密不同时三维碳纤维织物所对应的厚度，由图发现当经密不变时，随着纬密的增加，织物的厚度是增大的，但是增加的比率是逐渐下降的，其增加比率分别为8.7％，7.1％，2.5％，1.4％。由图3可知，在单位面积中，随着纬密的增加，纱线根数增加，经纬纱交织点增加，使得织物厚度越来越大。
图4为混银织物(即碳/银三维织物)在经纬密不变的情况下，在纬纱中添加银线，使其与碳纤维成一定比例时所对应的厚度。由图4可知，随着纬向碳纤维的增多，织物的厚度呈上升趋势，其增加比率是上升的，增加比率分别为1.4％，3.2％。由图4可知，在织物纬密相同的条件下，织制相同大小的织物，银碳比为1:2的织物含银线量多，而银线的线密度远远小于碳纤维，所以在织物交织过程中会出现银碳比1:2织物厚度最小，银碳比1:4的织物厚度最大。
三维碳纤维织物中银线含量
由式(1)计算可得，在银碳比为1:2，1:3，1:4时的银线含量，具体计算结果如表5所示。分析其数据发现当银线与碳纤维的混杂比与碳纤维的增多呈负相关，即当银碳比为1:2时，银线与碳纤维混合程度最好。由表5可知，随着银碳比的减小，即碳纤维含量增多，会使得银线混杂比下降。
表5银线与碳纤维混杂比
Figure BDA0003779300220000081
碳纳米管环氧树脂基复合材料导电性
经测试，碳纳米管环氧树脂基复合材料并不具备导电性，说明碳纳米管对环氧树脂的改性并没有使其电磁屏蔽性能得到很大改善。因为碳纳米管加入到树脂中后是一个分散体，并没有在树脂内部形成连续导电的通路，所以加入碳纳米管后，对这种环氧树脂基复合材料影响并不是很大，只加入碳纳米管是不能很好地提高复合材料的导电性与电磁屏蔽性能。
纯碳织物导电性
众所周知，材料的导电性能是影响电磁屏蔽性能的重要因素，在经密相同的情况下纬密不同时三维纯碳织物表面电阻情况，如图5所示。通过对比发现，当织物纬密为80根/10cm时，其表面电阻值最低。而纬密为140根/10cm时，其电阻值最大。
织物电阻值越小，说明其导电性越好，相应的其电磁屏蔽性能也越好，纬密80根/10cm的碳织物导电性最好的原因在于，随着纬密增加，织物的厚度也在增加，但是纬密从60根/10cm到80根/10cm的厚度增长率是最大的，其导电性能到达了一个峰值，然后再随着厚度的增加，其导电性也不会再增加。
银线含量对织物导电性影响
银线属于金属纤维，并且在金属纤维中导电性最好。当混银织物经纬密都不发生改变时，通过改变纬向银线与碳纤维的比例，得到混银织物经向表面电阻。由图6所示，当织物银碳比为1:4时,其表面电阻值最小，说明其导电性是最好的。图7表示，银碳比为1:4时，其表面电阻也是最小的。综合图6与图7，混银织物经纬向的电阻大小趋势是相同的，表明它们导电性的趋势以及电磁屏蔽趋势都与电阻变化趋势相反。但是和纯碳织物相比，混银织物的电阻值均小于纯碳织物。
混银织物无论是经向还是纬向的电阻值均小于纬密80根/10cm的纯碳织物，说明其导电性比纯碳织物好些。这是因为银是电的优良导体，电阻率为1.65×10-8Ω.m，远小于碳纤维。因此纱线交织后，导电性增强。
纯碳织物复合材料(即纯碳三维织物-碳纳米管环氧树脂基复合材料)导电性
图8为纬密为80根/10cm的五块纯碳织物通过真空辅助成形工艺做成复材的表面电阻，其中每一块复材所含有的碳纳米管浓度不同，分别为0，0.05wt％，0.5wt％，0.5wt％，2wt％。其中，碳纳米管浓度为0，0.05wt％，0.5wt％的复材因电阻值太大，超过数字万用表的量程而没有数值。另外，碳纳米管浓度为1wt％与2wt％的复合材料测出的表面电阻值随着碳纳米管含量的增加而下降，降低率为43.3％。说明其导电性随着碳纳米管浓度的增加而增大。
混银织物复材(即碳/银三维织物-碳纳米管环氧树脂基复合材料)导电性
图9与图10是碳纳米管浓度在2wt％的混银复材经向与纬向表面电阻的数值，可以看出，无论是经向还是纬向复材表面电阻数值都随着碳纤维的增加而增大，说明银线越多，复材的导电性越好。其中混银复材经向电阻的增加率分别为107.63％、41.0％。混银复材纬向电阻增加率分别为67.6％、29.1％。
因为银是电的优良导体，导电性很好。碳纳米管含量为2wt％的复合材料中的变量为银线与碳纳米管的比例，比例越小，含银量越高，复合材料导电性越好。而且复材经纬向电阻率增加如此之也与碳纳米管浓度为2wt％有关系。2wt％的碳纳米管浓度是浓度最高的一组，也是碳纳米管分散最不均匀的一组，即使对碳纳米管与环氧树脂的混合溶液进行了超声波处理，但是碳纳米管质量非常轻，依旧分散困难，使得做出的复合材料表面碳纳米管含量不均匀，造成表面电阻值相差较大。
碳纳米管环氧树脂基复合材料电磁屏蔽性能
图11与图12是11组碳纳米管环氧树脂复合材料的电磁屏蔽效能，其中1是未加碳纳米管的复合材料，屏蔽效能在2.5dB左右，其它10组作为实验组，碳纳米管浓度按照顺序依次为0.03wt％，0.05wt％，0.1wt％，0.2wt％，0.5wt％，1wt％，1.5wt％，2wt％，2.5wt％，5wt％。可知，加入碳纳米管后材料电磁屏蔽效能有所提高，其中实验组11屏蔽效能提高近80％，但是屏蔽效果没有达到预想数值。
对于在环氧树脂中加入碳纳米管却并未很好提高材料屏蔽性能的原因是：环氧树脂不具有导电性，其屏蔽性能很差，在树脂里加入碳纳米管后，碳纳米管在其中的分布不是连续的，无法形成连续导电通路，虽然加入碳纳米管使树脂基复合材料屏蔽效能得到了一定程度的改善，但是屏蔽效能仍没达到理想效果。
纯碳纤维三维织物电磁屏蔽性能
图13是纬密分别为60,80,100,120,140根/10cm时的碳织物的电磁屏蔽效能，这五种织物组织结构参数变化的只有纬密。可以看出，纬密80根/10cm的碳织物的电磁屏蔽效能最好，其次是纬密为60根/10cm，纬密100根/10cm，纬密120根/10cm，纬密140根/10cm。其变化规律符合导电性变化规律。
碳纤维具有具有优良的导电性，对于入射的电磁波具有一定的消波作用。电磁屏蔽效能与材料的导电性有关。纬密80根/10cm的碳纤维三维织物的导电性在这五种不同纬密织物中是最好的，而电磁屏蔽效能与材料的导电性有关，所以纬密为80根/10cm的织物电磁屏蔽性能最好。
混银织物电磁屏蔽性能
如14所示，是纬密为80根/10cm三维混银织物经向电磁屏蔽效能与三维碳纤维织物屏蔽效能对比图，数据显示，屏蔽效能最好的银碳比为1:4的织物，然后是三维碳织物，再是1:2，1:3的是相对最不好的。而图15是纬密为80根/10cm的三维混银纬向电磁屏蔽效能与三维碳纤维织物屏蔽效能对比图。碳织物的纬向电磁屏蔽所以银碳比为1:4的织物无论经向还是纬向都是屏蔽效能最好的，1:3的织物无论经向还是纬向都是最不好的。而且经纬向的电磁屏蔽效能相差很大。
在织物经纬密相同的情况下，银碳比1:4的织物的混杂比是最好的，而且它的导电性也是最好的，与其它两种比例织物厚度相比也是最好的，有研究也表明，织物的厚度越厚，其屏蔽性能也越好。综上，它的电磁屏蔽性能最好。至于经纬向屏蔽性能相差很大是因为矢量分析仪的两个测试端口在测试经向与纬向时通过的银线数量相差很大，测试端口是矩形状的，在测织物经向时通过的银线数量是纬向的1.5倍左右。
碳纤维环氧树脂基复合材料电磁屏蔽性能
图16是碳纤维环氧树脂基复合材料在不同碳纳米管含量时的屏蔽效能，其中做成复材所用为纬向密度为80根/10cm的碳纤维三向织物，组织结构参数也是相同的。如图16所示，碳纳米管含量为2％的复合材料屏蔽效能最好，相对于碳纳米管含量为0的复材来说，屏蔽性能提高了106.7％，碳纳米管含量1％的复材提高了67.7％，碳纳米管含量0.5％的复材提高了49.1％，碳纳米管含量0.5％的复材提高了30.2％。
数据表明，在其它参数保持相同的情况下，随着碳纳米管含量的增加，复合材料的电磁屏蔽性能也相应增加，并且加了碳纳米管的复材的屏蔽性能提高了很多。因为碳纳米管是一种具有高性能的材料，导电性能优异，碳纳米管的含量越多，其屏蔽性能越好。
混银环氧树脂基复合材料电磁屏蔽性能
图17是织物纬向加了银线做成的复材，织物纬密为80根/10cm，其中银碳比例分别为1:2、1:3、1:4，组织结构参数相同，复材碳纳米管浓度都是2％。数据显示银线比例为1:2的复材屏蔽效能最好，然后是1:3，最后是1:4。图18的数据趋势同图17，复材经纬向屏蔽性能都是银碳比为1:2最好，1:4相对最差。
经纬向不同银碳比的复材的导电性均是1:2的最高，1:4的最低，在保持了其它参数一致的情况下，复材的导电性情况决定了其电磁屏蔽性能。
各材料的吸收率(A)、反射率(R)、透射率(T)与屏蔽效率见表6，由表6可以看出，电磁波的屏蔽效率均将达到100％，对于织物来说，反射率均很高，说明织物主要是依靠反射来达到电磁屏蔽的目的；对于不加银线的复材来说，反射能力很强，这也说明其主要靠反射来实现电磁屏蔽；对于加银线的复材来说，其吸收率增高，材料的吸波能力变强，其中，银碳比为1:3的复合材料吸收率最高，达到60.61％，说明它主要靠吸收电磁波来实现电磁屏蔽。
表6各材料的吸收率、反射率、透射率与屏蔽效率
Figure BDA0003779300220000121
其中，本发明实施例3中采用真空辅助成形工艺(真空辅助成形工艺成形示意图见图19)将实施例1制备的纯碳三维织物制成复合材料的步骤为：
(1)制备密封袋：在平整桌面上铺一层相应规格的真空膜，居中放置增强体织物，并在织物的四周用AT-199胶带定位，其具体位置为胶带距离织物左右两侧各1-2mm，上下3-4mm，在定位时要注意胶带连接点的密封性，要求胶带条与条之间无缝隙。
(2)将另一块真空膜放置在织物上，为了增强成型复合材料板可卸的便易性，还可以在织物与上、下薄膜之间放置脱模布。
(3)依次粘结外直径16mm、内直径12mm的导流粗管和外直径6mm、内直径4mm的导流细管。粘结过程为：先取细管的一端，在5cm长处上下左右缠绕一层长达5cm的胶带区，然后粘结在下层板上表面下侧居中的5cm宽的胶带区，覆盖胶带，增强其密封性；再取粗管的一端，同样在5cm长处，上下缠绕一层长达5cm的胶带区，然后粘结在下层板织物上表面上侧居中的5cm宽的胶带区，覆盖胶带，增强其密封性，防止空气进入模具内。
(4)将2XZ-2型旋片式真空泵抽气口与导流粗管相连接，并封住树脂进出端导流粗管，打开真空泵抽取模具内气体，待表上大气压达到700Pa时，将导流粗管打折并夹上大力钳，持续放置15分钟，观察否漏气。
(5)配备树脂，树脂与固化剂质量比为100:27，充分搅拌，搅拌2min后，静置10分钟进行消泡。打开真空泵，打开导流粗管上的封口并迅速将导管插入带有树脂的烧杯中(减少空气进入密封空间)，直至混合溶液充分浸渍织物后，再封好两端导流管，关闭真空泵，并用重物压紧，保证材料硬化后平整，放置24小时固化。
综上所述，本发明制备出一种立体碳纤维电磁屏蔽织物，混银电磁屏蔽织物及相应的碳纤维树脂基复合材料与混银树脂基复合材料。经过一系列试样的性能测试，探究了织物厚度、纬密，银碳混比，碳纳米管的浓度对于树脂基复合材料的导电性、电磁屏蔽性能与力学性能影响。得出结论如下：
(1)只在环氧树脂中添加碳纳米管并没有显著增强环氧树脂基复合材料的电磁屏蔽性能。
(2)三维碳纤维织物的纬密在80根/10cm时，其导电性能最好，电磁屏蔽性能最好。以纬密为80根/10cm的碳织物为原材料，采用真空辅助成形技术做成碳纳米管含量分别为0，0.05wt％，0.5wt％，1wt％，2wt％的复合材料。发现碳纳米管浓度为2wt％时，电磁屏蔽性能最好。相对于碳纳米管含量为0的复材来说，屏蔽性能提高了106.7％，碳纳米管含量1wt％的复材提高了67.7％，碳纳米管含量0.5％的复材提高了49.1％，碳纳米管含量0.5％的复材提高了30.2％。
(3)织物纬纱添加银线，银碳比例分别为1:2，1:3，1:4进行编织，发现银碳比为1:4的织物导电性与电磁屏蔽性能最好。采用真空辅助成形技术做成碳纳米管含量分别为2wt％的复合材料，发现银碳比为1:2的复材电磁屏蔽性能最好。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种全贯通特性的电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碳纳米管与环氧树脂超声混合，加入固化剂，干燥，得到碳纳米管改性的环氧树脂基体，再通过真空辅助成形工艺将所述碳纳米管改性的环氧树脂基体与碳纤维进行复合，制备成全贯通特性的电磁屏蔽复合材料。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述碳纳米管在碳纳米管改性的环氧树脂基体中的质量含量为0-2％，含量不为0；
所述碳纳米管改性的环氧树脂基体与碳纤维的质量比为60：40；
所述固化剂与环氧树脂的质量比为27：100。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述碳纤维包括纯碳三维织物和碳/银三维织物。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述纯碳三维织物的纬密为60-140根/10cm。
5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述碳/银三维织物中银与碳的纬向密度比为1：(2-4)。
6.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述碳/银三维织物的纬密为60-140根/10cm。
7.权利要求1-6任一项所述制备方法制备得到的全贯通特性的电磁屏蔽复合材料在制备电磁屏蔽材料中的应用。
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