剑麻复合材料屏蔽效能的影响.pdf

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2014年第15期(45)卷
文章编号:1001-9731(2014)15-15138-05
蒸汽爆破方法对PP/石墨/剑麻复合材料屏蔽效能的影响
何和智,王克翔,赵耀,连叶骐,董国庆
(华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心聚合物成型加工工程教育部重点实验室,广州510640)
摘要:将剑麻纤维与炭黑一起蒸汽爆破,之后再与米管作为填充物其成本太高,从而限制了此类型屏蔽
基体复合能够提高复合材料屏蔽效能。研究表明,蒸复合材料的推广。
汽爆破技术能有效地解决碳系粒子团聚的难题,改善
另外,对于填充型导电材料,随着导电填料的增
碳系粒子在树脂基体中的分散效果,大大提高了复合加,复合材料的力学性能会有明显的下降,在复合
材料的屏蔽效能。根据剑麻/石墨经过一次爆破、两次材料中加入植物纤维会明显增强复合材料的力学性
爆破和剑麻单独爆破后再与石墨共混3种加工方法制能1。蒸汽爆破作为一种洁净、环保的物理改性技
得复合材料并分别测试其屏蔽效能,得出剑麻/石墨经术,能使剑麻纤维形态结构发生明显的变化,纤维变细
次蒸汽爆破制得的复合材料的屏蔽效能最好。
变小,表面裂纹增多,比表面积增大,并提高剑麻纤维
关键词:蒸汽爆破;碳系粒子;分散效果;复合材料;的化学反应性能120,从而使导电填料可以在剑麻纤
屏蔽效能
维上均匀地分散。并且经过蒸汽爆破后的剑麻加入到
中图分类号:TQ324,8
文献标识码:A复合材料中能够有效地增强复合材料的力学性能
DOI:10.3969/.issn.1001-9731.2014,15.030
本文主要从电磁屏蔽材料填料的处理方式研究了蒸汽
引言
爆破技术对复合材料屏蔽效能的影响。
随着信息技术的发展,电磁辐射越来越引起人们2实验
的广泛关注,电磁辐射引起的电磁污染已与大气污染、2.1原料及实验设备
水污染、噪音污染并列为第4大污染。为了更好地2.1.1主要原料
解决电磁污染,各国在新型屏蔽材料的研发上做了大
聚丙烯(PP),N- MPIEIM-160,中国石化有限公司
量的研究工作,先后成功研究开发了金属非晶类屏蔽茂名分公司;膨胀石墨,1000目,青岛瑞盛石墨有限公
和导电高分子屏蔽两大类屏蔽材料。导电高分子屏蔽司;剑麻,广东省湛江市东方剑麻集团
材料由于具有质量轻、成本低、易成型及抗环境能力强2.1.2主要实验设备
等优点,成为屏蔽材料研究及应用的热点,特别是碳系
纤维切割机,XQD140,辽宇丹东人民机器厂;开
填充型屏蔽材料成为当今研究的热点之一的。国内外炼机,SK-160B,上海橡胶机械厂;平板硫化机,QLB
的研究者[s?发现碳系粒子在聚合物基体混合过程中25D/Q,无锡市第一橡塑机械设备厂;高速混合机
易团聚,相容性差,制品力学性能低,且很难形成高密GH-100Y,北京市塑料机械厂;连续蒸汽爆破机,自
度的导电?络,严重影响碳系填充型屏蔽复合材料的制,专利号:CN101463570A;扫描电镜(SEM):S-570,
屏蔽效能。为了改变这些缺陷,一些研究者从提高相日本日立公司。
容性入手,采取对碳系粒子预处理、插层复合法等方法2.2试样制备
来改善碳系粒子与高聚物相容性-门。碳系粒子的预处
先将剑麻纤维放入纤维切割机中切成4mm长的
理主要是采用表面活性剂或偶联剂对石緊、炭黑粒子短纤维,再将其于现配的质量分数为10%的NaOH溶
进行表面处理,使碳系粒子表面被活性剂或偶联剂覆液中浸泡5h,捞出用蒸馏水洗涤至pH值为7,再于质
盖,这样它们在与聚合物进行共混复合时,得到良好的量分数为2%的硅烷偶联剂乙醇溶液中充分浸渍0.5h
分散效果。 Varij Panwar]和A,A. Al-ghamdi等?后捞出,放置于自然环境下晾干。
对石墨表面处理进行了研究,将石墨与纳米铜粒子、纳
将处理后的剑麻纤维与石墨同时放入高混机中混
米镍粒子复合,得到了高屏蔽效能的复合材料。近年合5min(此时的样品标记为SF-G),再在上述混合物
有一些研究者1?以研究碳纤维、碳纳米管作为填充中加入蒸馏水,蒸馏水含量占总混合物质量分数为
物进行屏蔽性能的研究,结果表明其逾滲阈值较低,屏50%,然后将其经自制蒸汽爆破机燝破(燝破后的剑麻
蔽效能好,制品力学性能优越。但是目前碳纤维、碳纳石墨混合物标记为SF-G-E1、SF-G-E2,即分别为一次
*基金项自:国家自然科学基金资助项目(51273068)
收到初稿日期:2013-11-20
收到修改稿日期:2014-04-21
通讯作者:何和智,F-mail:wangkexianggou@q.com
作者简介:何和智(1963-),男,教授,主要从事高分子材料成型加工理论及设备研究。