导电玻璃纤维织物及其环氧树脂复合材料的制备与性能研究

发布时间：2017-12-16 02:06

  本文关键词：导电玻璃纤维织物及其环氧树脂复合材料的制备与性能研究

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【摘要】：随着科技的发展和进步,电子产品和设备的使用在不断增加,这些电子产品都会产生不同程度的电磁辐射,电磁辐射不仅会对电子产品造成相互的干扰,而且对人们的健康也会有一定的危害。因此,人们对于电磁辐射的防护日益关注。目前防护产品的材料常用金属涂层方法得到。目前使用较广的金属涂层方法有导电涂料、真空镀膜、溅射镀膜、喷涂和化学镀膜等。在这些金属涂层技术中,化学镀技术是一种较优越的金属涂层方法,这是由于化学镀法是一种操作简单、成本低廉的技术,而且所得镀层均匀,导电性良好,适用于复杂形状的金属或非金属基体材料。目前大部分的纤维都可采用化学镀的方法进行金属化。金属化的纤维织物不仅具有纤维织物的柔性及其本身的一些优异性能,而且还拥有金属镀层的导电性能,因而金属化纤维织物已成为一种功能性新材料,在导电填料、电磁屏蔽、医疗、记忆性材料等领域有潜在的应用前景。环氧树脂(EP)由于具有良好的力学性能、绝缘性能和成型工艺性能等,是目前使用较多的用来制备具有优异性能材料的基体,可与玻璃纤维、碳纤维和混杂纤维及其织物等复合制备功能性复合材料,拓宽其在电子、国防和其它工业等领域的应用。本文以玻璃纤维织物为基体材料,采用化学镀的方法制备了钴/玻璃纤维织物(Co/GFF)和镍/玻璃纤维织物(Ni/GFF),之后采用Ni/GFF和玻璃纤维织物分别作为填料,EP作为基体,制备了镀镍玻璃纤维织物/环氧树脂(Ni/GFF/EP)和玻璃纤维织物/环氧树脂(GFF/EP)复合材料。首先研究了玻璃纤维织物表面预处理过程中的粗化工艺,改善织物表面的亲水性及镀层与纤维基体间的结合性能;其次研究了化学镀钴(镍)过程中的化学镀参数对其导电性及微观形貌的影响,最后在此基础上制备了Ni/GFF/EP和GFF/EP复合材料,研究了其力学性能及屏蔽性能。本文主要研究结果如下所述:1)采用NaOH溶液对玻璃纤维织物表面进行粗化处理,通过研究粗化液浓度、温度以及时间对其产物的导电性、结合力以及微观形貌的影响,得到适宜的粗化条件:粗化液浓度40 g/L;粗化温度60℃;粗化时间30 min。此粗化条件可使玻璃纤维织物的比表面积与表面活性增加,从而提高了纤维织物基体与金属镀层之间的粘结性。2)采用化学镀方法在玻璃纤维织物表面获得了完整致密且均匀的钴镀层和镍镀层,成功制得了Co/GFF和Ni/GFF材料,研究了化学镀过程中的工艺参数对产物微观形貌与导电性能的影响。结果表明:Co/GFF和Ni/GFF的体积电阻率分别为1.61×10-2Ω·cm和6.25×10-3Ω·cm,在频率范围为2-18 GHz内,两种材料的屏蔽性能分别为37-43 dB和58-61dB。Co/GFF的饱和磁化强度随反应温度的升高在不断升高,而矫顽力随反应温度的升高在不断下降。此外,对镀镍玻璃纤维织物工艺进行了放大实验研究,结果表明:按比例放大试验后所得样品的导电性能优异,约为5.0×10-3Ω·cm,而且Ni/GFF复合材料表面包覆一层完整、均匀且致密的金属镍镀层。3)以Ni/GFF和玻璃纤维织物分别为填料,EP为基体,制备了Ni/GFF/EP和GFF/EP复合材料。对Ni/GFF/EP和GFF/EP的屏蔽性能、力学性能进行了研究。结果表明:Ni/GFF/EP的弯曲强度和冲击强度分别为225.59 MPa、11.54 kJ·m-2,相对于GFF/EP的弯曲强度和冲击强度分别下降了53.6%、14.83%。但是Ni/GFF/EP的屏蔽性能在2-18 GHz范围内可以达到64-76 dB,相比于Ni/GFF的屏蔽性能有很大的提升。这是由于Ni/GFF/EP的导电性能增加以及玻璃纤维织物层与层间存在间距使得复合材料的多次反射性能增加,从而使得Ni/GFF/EP的屏蔽性能得到大幅度的提升。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB33

【参考文献】

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本文编号：1294269