一种用于电磁屏蔽领域的单层涂层碳纤维织物及其制备方法
阅读说明：本技术 一种用于电磁屏蔽领域的单层涂层碳纤维织物及其制备方法 (Single-layer coating carbon fiber fabric for electromagnetic shielding field and preparation method thereof ) 是由 刘元军 王翊 赵晓明 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种单层屏蔽涂层织物的制备方法。选取碳纤维织物为基布,利用织物涂层法,在其表面整理石墨、石墨烯和镍粉。制备步骤为：(1)基布的准备：将合适大小的基布平整固定在涂层机针板架上。(2)涂料的制备：a称量一定量的石墨、石墨烯、镍粉和聚氨酯树脂。b设定搅拌器低速搅拌树脂,同时缓慢少量地加入功能粒子。待全部加入后,再以高速搅拌40min。c测定涂料粘度,若未达规定范围20000mPa·s～40000mPa·s,需少量多次添加增稠剂。(3)涂层织物的制备：设定涂层厚度为0.8mm～1.2mm,将涂料在涂层机上对基布进行涂层整理,置于烘箱内,80℃～100℃烘干10min,取出置于室温下固化24h。经测试,该材料具有优良的电磁屏蔽性能。(The invention discloses a preparation method of a single-layer shielding coating fabric. Selecting a carbon fiber fabric as a base fabric, and finishing graphite, graphene and nickel powder on the surface of the carbon fiber fabric by using a fabric coating method. The preparation steps are as follows: (1) preparing base cloth: and flatly fixing the base cloth with proper size on a needle board frame of the coating machine. (2) Preparation of the coating: a, weighing a certain amount of graphite, graphene, nickel powder and polyurethane resin. b setting the stirrer to stir the resin at a low speed, and simultaneously slowly adding a small amount of functional particles. After all the components are added, stirring at high speed for 40 min. c, measuring the viscosity of the coating, and if the viscosity of the coating does not reach the specified range of 20000 mPas-40000 mPas, adding a small amount of the thickening agent for a plurality of times. (3) Preparation of coated fabric: setting the thickness of the coating to be 0.8-1.2 mm, coating the coating on a coating machine to perform coating finishing on the base cloth, placing the base cloth in an oven, drying the base cloth for 10min at the temperature of 80-100 ℃, taking out the base cloth and placing the base cloth at room temperature for curing for 24 h. The material has excellent electromagnetic shielding performance after being tested.)
技术领域
本发明属于电磁屏蔽织物技术领域，具体涉及单层屏蔽涂层碳纤维织物的制备方法。
背景技术
随着国民经济及电信科学技术的迅速发展，各种电子通讯设备日益普及，当设备运行发射出的电磁波能量超标时，将会导致电磁污染，这不仅会干扰电子通讯设备的正常运行，而且会对人类的身体健康和生存环境造成不良影响。因此，关注与解决电磁污染问题刻不容缓，而屏蔽材料作为屏蔽技术发展的关键性材料，也从最初的军工防护与隐身，逐步向人体电磁安全防护、防电磁干扰电子设备以及信息保密等方面延展。
石墨具有优异的导电性，常温下电导率可达2.5×103S/cm，可在聚合物基体内形成导电网络，电荷载流子通过多个导电路径移动，对电磁波具有良好的屏蔽效果。石墨烯是由单层碳原子组成的二维六边形蜂窝状晶体，未成键π电子在二维平面中自由移动，故其具有优异的导电性和屏蔽效果。镍粉具有较好的导电性和导磁性，是比较理想的屏蔽材料。
碳纤维隶属于碳系材料，低密高强、导热好、模量比高、电阻可控，被广泛用作屏蔽复合材料。但目前对碳纤维材料的研究较浅显，大多集中于树脂基复合材料(碳纤维作为填料)或碳纤维排布方式与电磁屏蔽性能关系的研究上，利用涂层工艺在碳纤维织物上涂覆功能粒子制备电磁屏蔽材料较少。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种用于电磁屏蔽领域的单层涂层织物及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种单层屏蔽涂层织物的制备方法，包括以下步骤：
(1)基布的准备：按要求准备合适大小的碳纤维布，将其平整地固定在涂层机针板架上，调整至合适张力。
(2)涂料的制备：a称量一定量的功能粒子(在本次研究中为石墨、石墨烯和镍粉)和聚氨酯树脂。b将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定于搅拌器上，设定搅拌器以低速(约600rad/min)运转用以搅拌树脂，期间缓慢少量地向树脂中加入功能粒子，待功能粒子完全加入后，再加入一定量的增稠剂得物料。接着设定搅拌器以高速(约2000rad/min)运转，充分搅拌以上物料40min以保证混合均匀。c对步骤b所得搅拌均匀的涂料进行粘度测定，若未达到规定范围20000mPa·s～40000mPa·s，需在低速(约600rad/min)搅拌状态下少量多次添加增稠剂直至粘度达标，即得所需涂料。
(3)涂层织物的制备：设定涂层厚度为0.8mm～1.2mm，将步骤(2)所制备的涂料在涂层机上对步骤(1)所准备的基布进行涂层整理，将涂层织物置于烘箱内，于80℃～100℃下烘干10min后取出置于室温下固化24h。
所述的基布为碳纤维织物。
所述的石墨功能粒子含量(相对聚氨酯质量百分比)为20％～40％，所得的涂料粘度为20000mPa·s～40000mPa·s。
所述的石墨烯功能粒子含量(相对聚氨酯质量百分比)为20％～40％，所得的涂料粘度为20000mPa·s～40000mPa·s。
所述的镍粉功能粒子含量(相对聚氨酯质量百分比)为20％～40％，所得的涂料粘度为20000mPa·s～40000mPa·s。
本发明的优点：
当单一使用碳纤维作为屏蔽材料时，可能存在磁导率低、介电常数高等缺陷，本发明将不同种类的功能粒子涂覆到碳纤维上，不仅充分发挥碳纤维优良的电磁屏蔽效能，而且提高了整体的磁导率和屏蔽效果，为电磁防护服面料的开发提供参考。
附图说明
图1为本发明中单层屏蔽涂层织物的制备流程图。
图2为实施例所制得的单层屏蔽涂层织物的屏蔽性能检测图。
具体实施方式
本发明提供了一种单层屏蔽涂层织物的制备方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
一种单层屏蔽涂层织物的制备方法，包括以下步骤：
(1)基布的准备：按要求准备合适大小的布料，将其平整地固定在涂层机针板架上，调整至合适张力。
(2)涂料的制备：a称量一定量的石墨和聚氨酯树脂。b将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定于搅拌器上，设定搅拌器以低速(约600rad/min)运转用以搅拌树脂，期间缓慢少量地向树脂中加入功能粒子，待功能粒子完全加入后，再加入一定量的增稠剂得物料。接着设定搅拌器以高速(约2000rad/min)运转，充分搅拌以上物料40min以保证混合均匀。c对步骤b所得搅拌均匀的涂料进行粘度测定，若未达到规定范围20000mPa·s～40000mPa·s，需在低速(约600rad/min)搅拌状态下少量多次添加增稠剂直至粘度达标，即得所需涂料。
(3)涂层织物的制备：设定涂层厚度为1.0mm，将步骤(2)所制备的涂料在涂层机上对步骤(1)所准备的基布进行涂层整理，将涂层织物置于烘箱内，于80℃下烘干10min后取出置于室温下固化24h。
所述的基布为碳纤维织物。
所述的石墨功能粒子含量(相对聚氨酯质量百分比)为30％，所得的涂料粘度为33705mPa·s。
实施例2
一种单层屏蔽涂层织物的制备方法，包括以下步骤：
(1)基布的准备：按要求准备合适大小的布料，将其平整地固定在涂层机针板架上，调整至合适张力。
(2)涂料的制备：a称量一定量的石墨烯和聚氨酯树脂。b将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定于搅拌器上，设定搅拌器以低速(约600rad/min)运转用以搅拌树脂，期间缓慢少量地向树脂中加入功能粒子，待功能粒子完全加入后，再加入一定量的增稠剂得物料。接着设定搅拌器以高速(约2000rad/min)运转，充分搅拌以上物料40min以保证混合均匀。c对步骤b所得搅拌均匀的涂料进行粘度测定，若未达到规定范围20000mPa·s～40000mPa·s，需在低速(约600rad/min)搅拌状态下少量多次添加增稠剂直至粘度达标，即得所需涂料。
(3)涂层织物的制备：设定涂层厚度为1.0mm，将步骤(2)所制备的涂料在涂层机上对步骤(1)所准备的基布进行涂层整理，将涂层织物置于烘箱内，于80℃下烘干10min后取出置于室温下固化24h。
所述的基布为碳纤维织物。
所述的石墨烯功能粒子含量(相对聚氨酯质量百分比)为30％，所得的涂料粘度为36587mPa·s。
实施例3
一种单层屏蔽涂层织物的制备方法，包括以下步骤：
(1)基布的准备：按要求准备合适大小的布料，将其平整地固定在涂层机针板架上，调整至合适张力。
(2)涂料的制备：a称量一定量的镍粉和聚氨酯树脂。b将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定于搅拌器上，设定搅拌器以低速(约600rad/min)运转用以搅拌树脂，期间缓慢少量地向树脂中加入功能粒子，待功能粒子完全加入后，再加入一定量的增稠剂得物料。接着设定搅拌器以高速(约2000rad/min)运转，充分搅拌以上物料40min以保证混合均匀。c对步骤b所得搅拌均匀的涂料进行粘度测定，若未达到规定范围20000mPa·s～40000mPa·s，需在低速(约600rad/min)搅拌状态下少量多次添加增稠剂直至粘度达标，即得所需涂料。
(3)涂层织物的制备：设定涂层厚度为1.0mm，将步骤(2)所制备的涂料在涂层机上对步骤(1)所准备的基布进行涂层整理，将涂层织物置于烘箱内，于80℃下烘干10min后取出置于室温下固化24h。
所述的基布为碳纤维织物。
所述的镍粉功能粒子含量(相对聚氨酯质量百分比)为30％，所得的涂料粘度为32609mPa·s。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。