導電玻璃纖維織物及其環(huán)氧樹脂復合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展和進步，電子產(chǎn)品和設備的使用在不斷增加，這些電子產(chǎn)品都會產(chǎn)生不同程度的電磁輻射，電磁輻射不僅會對電子產(chǎn)品造成相互的干擾，而且對人們的健康也會有一定的危害。因此，人們對于電磁輻射的防護日益關注。目前防護產(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電涂料、真空鍍膜、濺射鍍膜、噴涂和化學鍍膜等。在這些金屬涂層技術中，化學鍍技術是一種較優(yōu)越的金屬涂層方法，這是由于化學鍍法是一種操作簡單、成本低廉的技術，而且所得鍍

2、層均勻，導電性良好，適用于復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鍍的方法進行金屬化。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，在導電填料、電磁屏蔽、醫(yī)療、記憶性材料等領域有潛在的應用前景。環(huán)氧樹脂(EP)由于具有良好的力學性能、絕緣性能和成型工藝性能等，是目前使用較多的用來制備具有優(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合制備功能性復合材料，拓寬其在電子、國防和其它工業(yè)等領域的應用。
　　本文以玻璃纖維織物為基體材料，采用化學鍍的方法制備了鈷/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)氧樹脂(Ni/GFF/EP)和玻璃纖維織物/環(huán)氧樹脂(GFF/EP)復合材料。首先研究了玻璃纖維織物表面預處理過程中的粗化工藝，改善織物表

4、面的親水性及鍍層與纖維基體間的結合性能;其次研究了化學鍍鈷（鎳）過程中的化學鍍參數(shù)對其導電性及微觀形貌的影響，最后在此基礎上制備了Ni/GFF/EP和GFF/EP復合材料，研究了其力學性能及屏蔽性能。
　　本文主要研究結果如下所述:
　　1)采用NaOH溶液對玻璃纖維織物表面進行粗化處理，通過研究粗化液濃度、溫度以及時間對其產(chǎn)物的導電性、結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性。
　　2)采用化學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，研究了化學鍍過程中的工藝參數(shù)對產(chǎn)物微觀形貌與導電性能的影響。結果表明: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

6、，兩種材料的屏蔽性能分別為37-43dB和58-61dB。Co/GFF的飽和磁化強度隨反應溫度的升高在不斷升高，而矯頑力隨反應溫度的升高在不斷下降。此外，對鍍鎳玻璃纖維織物工藝進行了放大實驗研究，結果表明:按比例放大試驗后所得樣品的導電性能優(yōu)異，約為5.0×10-3Ω·cm，而且Ni/GFF復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復合材料。對Ni/GFF/EP和GFF/EP的屏蔽性能、力學性能進行了研究。結果表明:Ni/GFF/EP的彎曲強度和沖擊強度分別為225.59MPa、11.54kJ·m-2，相對于GFF/EP的彎曲強度和沖擊強度分別下降了53.6％、14.83％。但是Ni/GFF/EP的屏蔽性能在2-18GHz范圍內可以達到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的導電性能增加以及玻璃纖維織物層與層間