導(dǎo)電玻璃纖維織物及其環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，電子產(chǎn)品和設(shè)備的使用在不斷增加，這些電子產(chǎn)品都會(huì)產(chǎn)生不同程度的電磁輻射，電磁輻射不僅會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品造成相互的干擾，而且對(duì)人們的健康也會(huì)有一定的危害。因此，人們對(duì)于電磁輻射的防護(hù)日益關(guān)注。目前防護(hù)產(chǎn)品的材料常用金屬涂層方法得到。目前使用較廣的金屬涂層方法有導(dǎo)電涂料、真空鍍膜、濺射鍍膜、噴涂和化學(xué)鍍膜等。在這些金屬涂層技術(shù)中，化學(xué)鍍技術(shù)是一種較優(yōu)越的金屬涂層方法，這是由于化學(xué)鍍法是一種操作簡(jiǎn)單、成本低廉的技術(shù)，而且所得鍍

2、層均勻，導(dǎo)電性良好，適用于復(fù)雜形狀的金屬或非金屬基體材料。目前大部分的纖維都可采用化學(xué)鍍的方法進(jìn)行金屬化。金屬化的纖維織物不僅具有纖維織物的柔性及其本身的一些優(yōu)異性能，而且還擁有金屬鍍層的導(dǎo)電性能，因而金屬化纖維織物已成為一種功能性新材料，在導(dǎo)電填料、電磁屏蔽、醫(yī)療、記憶性材料等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。環(huán)氧樹(shù)脂(EP)由于具有良好的力學(xué)性能、絕緣性能和成型工藝性能等，是目前使用較多的用來(lái)制備具有優(yōu)異性能材料的基體，可與玻璃纖維、碳纖維和混

3、雜纖維及其織物等復(fù)合制備功能性復(fù)合材料，拓寬其在電子、國(guó)防和其它工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　本文以玻璃纖維織物為基體材料，采用化學(xué)鍍的方法制備了鈷/玻璃纖維織物(Co/GFF)和鎳/玻璃纖維織物(Ni/GFF)，之后采用Ni/GFF和玻璃纖維織物分別作為填料，EP作為基體，制備了鍍鎳玻璃纖維織物/環(huán)氧樹(shù)脂(Ni/GFF/EP)和玻璃纖維織物/環(huán)氧樹(shù)脂(GFF/EP)復(fù)合材料。首先研究了玻璃纖維織物表面預(yù)處理過(guò)程中的粗化工藝，改善織物表

4、面的親水性及鍍層與纖維基體間的結(jié)合性能;其次研究了化學(xué)鍍鈷（鎳）過(guò)程中的化學(xué)鍍參數(shù)對(duì)其導(dǎo)電性及微觀形貌的影響，最后在此基礎(chǔ)上制備了Ni/GFF/EP和GFF/EP復(fù)合材料，研究了其力學(xué)性能及屏蔽性能。
　　本文主要研究結(jié)果如下所述:
　　1)采用NaOH溶液對(duì)玻璃纖維織物表面進(jìn)行粗化處理，通過(guò)研究粗化液濃度、溫度以及時(shí)間對(duì)其產(chǎn)物的導(dǎo)電性、結(jié)合力以及微觀形貌的影響，得到適宜的粗化條件:粗化液濃度40g/L;粗化溫度60℃;粗化

5、時(shí)間30min。此粗化條件可使玻璃纖維織物的比表面積與表面活性增加，從而提高了纖維織物基體與金屬鍍層之間的粘結(jié)性。
　　2)采用化學(xué)鍍方法在玻璃纖維織物表面獲得了完整致密且均勻的鈷鍍層和鎳鍍層，成功制得了Co/GFF和Ni/GFF材料，研究了化學(xué)鍍過(guò)程中的工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)物微觀形貌與導(dǎo)電性能的影響。結(jié)果表明:Co/GFF和Ni/GFF的體積電阻率分別為1.61×10-2Ω·cm和6.25×10-3Ω·cm，在頻率范圍為2-18GHz內(nèi)

6、，兩種材料的屏蔽性能分別為37-43dB和58-61dB。Co/GFF的飽和磁化強(qiáng)度隨反應(yīng)溫度的升高在不斷升高，而矯頑力隨反應(yīng)溫度的升高在不斷下降。此外，對(duì)鍍鎳玻璃纖維織物工藝進(jìn)行了放大實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明:按比例放大試驗(yàn)后所得樣品的導(dǎo)電性能優(yōu)異，約為5.0×10-3Ω·cm，而且Ni/GFF復(fù)合材料表面包覆一層完整、均勻且致密的金屬鎳鍍層。
　　3)以Ni/GFF和玻璃纖維織物分別為填料，EP為基體，制備了Ni/GFF/EP和GF

7、F/EP復(fù)合材料。對(duì)Ni/GFF/EP和GFF/EP的屏蔽性能、力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:Ni/GFF/EP的彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別為225.59MPa、11.54kJ·m-2，相對(duì)于GFF/EP的彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別下降了53.6％、14.83％。但是Ni/GFF/EP的屏蔽性能在2-18GHz范圍內(nèi)可以達(dá)到64-76dB，相比于Ni/GFF的屏蔽性能有很大的提升。這是由于Ni/GFF/EP的導(dǎo)電性能增加以及玻璃纖維織物層與層間