[发明专利]一种提高碳纤维吸波性能的改性碳化硅上浆剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种提高碳纤维吸波性能的改性碳化硅上浆剂及其制备方法，该上浆剂由改性碳化硅、乳化剂、酒精、热固性树脂组成，所述改性碳化硅、乳化剂、酒精、热固性树脂的重量百分比为0.1‑10wt%：10‑20wt%：40‑70wt%：10‑40wt%，该上浆剂可以直接使用于碳纤维，在改善碳纤维结合性的基础上，使碳纤维具备了一定的吸波性，从而使得碳纤维复合材料产品具备吸波性。

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料生产领域，具体涉及一种提高碳纤维吸波性能的改性碳化硅上浆剂及其制备方法。

背景技术

碳纤维具有耐高温、轻质、高强度和高模量等特点，具有优异的增强增韧效果，因此，使用碳纤维增强复合材料能有效达到减重并且提高力学性能的目的，常见的碳纤维增强树脂基预浸料已在航空航天、军工产品中得到广泛关注和应用。目前，复合材料发展的趋势是结构功能一体化，碳纤维增强复合材料在力学性能上表现优异，而功能性能上表现一般。具体体现在以下方面：

（1）结合性较差：普通碳纤维自身脆性较大、静电严重，在生产、编织和运输过程中不易集束， 容易产生毛丝甚至断裂； 另外碳纤维表面光滑且表面能低，不利于树脂的浸润和复合材料的界面结合；

（2）吸波性不佳：应用在航天航空、军工等领域的碳纤维复合材料，如何保证产品性能的同时提高电磁屏蔽能力也有相应要求。目前，只有异形截面碳纤维和异形结构的碳纤维复合材料才具备吸波功能，而普通碳纤维作为对电磁波的反射体，则不具备吸波性能，因此普通碳纤维复合材料吸波性较差。现目前，要让碳纤维复合材料制品具备或者提高其吸波性，一般是在制备碳纤维复合材料过程中，通过增加铜网等金属材料，或者增加PET、PMI等泡沫材料。上述这些方式，会一定程度降低碳纤维复合材料的整体力学性能。

为了解决以上两点问题，市场上急需一种新型的上浆剂，一方面能改善碳纤维与树脂的结合性；另一方面，还能使得碳纤维具备一定的吸收电磁波能力，进而使碳纤维复合材料具备电磁屏蔽能力。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种能提高碳纤维吸波性也满足碳纤维结合性能的上浆剂。

具体技术方案如下：

一种提高碳纤维吸波性能的改性碳化硅上浆剂，其由0.1-10wt%的改性碳化硅、10-20wt%乳化剂、40-70wt%酒精、10-40wt%热固性树脂组成；

进一步的，改性碳化硅重量百分比为3-8wt%.

进一步的，所述乳化剂由30-50wt%山梨醇酐单硬脂酸酯、30-50 wt%聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、0-30 wt%十二烷基苯磺酸钠组成。

进一步的，所述热固性树脂是不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂中任意一种或多种。

进一步的，所述改性碳化硅为硅烷偶联剂改性碳化硅，其晶须在500nm-2um之间。

一种提高碳纤维吸波性能的改性碳化硅上浆剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制备乳化剂：将30-50wt%山梨醇酐单硬脂酸酯、30-50 wt%聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、0-30 wt%十二烷基苯磺酸钠混合；

步骤二、制备碳化硅改性剂：按重量百分比40-70wt%：20-40wt%：0.1-20 wt%准备硅烷偶联剂、无水乙醇、水解剂，将无水乙醇以及水解剂混合后，加入硅烷偶联剂，充分混合后获得碳化硅改性剂；

步骤三、制备改性碳化硅：按重量百分比为0.1-10wt%：90-99.9wt%准备碳化硅改性剂和碳化硅粉体，在高温搅拌机中将碳化硅粉体充分搅拌加热至100-110℃，保温10min，再将碳化硅改性剂以1-2ml/s滴加入到搅拌机中，待碳化硅和碳化硅改性剂充分反应后，搅拌机内继续升温至130-135℃后，保温20-40min，制得改性碳化硅粉体；