CN104175381B - 一种具有电磁屏蔽功能的纤维板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有电磁屏蔽功能的纤维板及其制备方法，属于电磁屏蔽复合材料领域。本发明涉及的具有电磁屏蔽功能的纤维板由短切碳纤维与木纤维均匀混合后施胶热压制备而成。其制备方法是通过溶液共混法制备混合纤维、混合纤维施胶、施胶混合纤维分散处理、纤维板均匀铺装及热压复合等一系列工序制备具有电磁屏蔽功能的纤维板。本发明解决了短切碳纤维在纤维板中难以均匀分布的难题，有效地提高了短切碳纤维的均匀分布程度、实现了碳纤维的高效掺杂，解决了电磁屏蔽纤维板导电均匀性差及电磁屏蔽效能低的难题。此外，本发明提供的具有电磁屏蔽功能的纤维板在同一制备工序中实现了木纤维与碳纤维的分散与均匀混合处理，复合工艺简单，操作方便。

Description

一种具有电磁屏蔽功能的纤维板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有电磁屏蔽功能的纤维板及其制备方法，该方法制得的具有电磁屏蔽功能的纤维板可用于电磁屏蔽复合材料领域。
背景技术
填充型木基电磁屏蔽纤维板是由导电填料与木质纤维复合而成的电磁屏蔽复合材料。它的性能主要取决于填充材料(导电、磁性)的性质、用量、形状及其分布、复合工艺的选择等。目前填充型电磁屏蔽复合材料常用的导电填料是石墨、炭黑、金属纤维等，其中添加导电粒子时需要使用活性剂、偶联剂等添加剂，制备工艺复杂，经济成本高；金属纤维制备困难，成本较高，难以产业化生产。碳纤维是一种高强度、高模量、重量轻且导电性能良好的非金属纤维，它还具有柔软性和可加工性，是填充型电磁屏蔽复合材料较理想的增强材料。采用合理的复合技术可以使碳纤维在纤维板中形成大量的导电网络，制得性能优异的具有电磁屏蔽功能的纤维板。
目前，国内外主要采用分别施胶的方法制备碳纤维填充型电磁屏蔽纤维板，即将碳纤维与木纤维分别施胶后再混合制备具有电磁屏蔽功能的纤维板。
其中，CN 103214865A与CN 102602065A分别公告了碳纤维木质电磁屏蔽材料和碳纤维增强木质导电贴面板及其制备方法。以上两件专利均需对碳纤维和木纤维分别施胶，胶秏较大，胶黏剂的利用率低。此外，在碳纤维的分散与施胶过程中匀选用剧毒的丙酮作为短切碳纤维的分散剂，不仅提高了生产成本，而且具有很大地危害。该方法的另一个缺陷是施胶碳纤维难以在纤维板中均匀分布并形成高效的导电网络，碳纤维掺杂效率低，电磁屏蔽纤维板的导电均匀性差和电磁屏蔽性能偏低。史广伟也证实了填充型碳纤维木质复合材料中存在碳纤维成束分布现象，且碳纤维含量越高，成束现象越严重。
发明内容
本发明的目的是为了克服碳纤维填充型电磁屏蔽纤维板传统生产技术的不足，提供一种具有电磁屏蔽功能的纤维板及其制备方法。本发明采用溶液共混法解决短切碳纤维在纤维板中的均匀分布难题，避免了剧毒分散剂的使用，实现了碳纤维的高效掺杂，进而提高碳纤维填充型电磁屏蔽纤维板的导电均匀性和电磁屏蔽效能。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种具有电磁屏蔽功能的纤维板，其原料包括木纤维、短切碳纤维和胶黏剂，所述木纤维先与短切碳纤维均匀混合，再与胶黏剂均匀混合后，经铺装、热压、胶合而成，所述木纤维和短切碳纤维的重量配比100∶2-50，所述木纤维和胶黏剂的质量配比为100∶5-20；
所述的具有电磁屏蔽功能的纤维板，其特征在于所述具有电磁屏蔽功能的纤维板任一平面内的短切碳纤维含量为30～400根/mm2，任一截面内的短切碳纤维含量为25～300根/mm2；
所述的具有电磁屏蔽功能的纤维板，其特征在于所述胶黏剂为脲醛胶、酚醛胶和异氰酸酯胶等胶黏剂；
所述的具有电磁屏蔽功能的纤维板，其特征在于所述木纤维为杂木纤维。
本发明还提供了一种具有电磁屏蔽功能的纤维板的制备方法，包括以下步骤：
1)溶液共混法制备混合纤维：将木纤维与短切碳纤维加入溶液中高速均匀混合得到混合纤维；
2)混合纤维施胶：将混合纤维与胶黏剂充分均匀搅拌得到施胶混合纤维；
3)施胶混合纤维分散处理：将施胶混合纤维置于分散机内充分分散；
4)板材的热压制备：将分散的施胶混合纤维在成型框内均匀铺装并用热压机在140～170℃、10～15MPa的条件下热压4～8min，脱模后得到具有电磁屏蔽功能的纤维板。
所述溶液共混法指的是将短切碳纤维与木纤维依次加入到溶液中进行高速均匀混合，高速均匀混合的时间范围为10～40min。
所述的施胶混合纤维将被置于分散机内分散处理15～30min。
本发明制备的具有电磁屏蔽功能的纤维板具有如下优点：
(1)本发明采用溶液共混法制备混合纤维，消除了短切碳纤维分散与施胶过程中剧毒丙酮带来的危害，简化了原料处理工序，操作方便；
(2)本发明采用溶液共混法制备混合纤维，提高了碳纤维在纤维板中的均匀分布程度，实现了碳纤维的高效掺，改善了纤维板的导电均匀性与电磁屏蔽性能；
(3)本发明将施胶混合纤维进行分散处理，改善施胶混合纤维的分散性和施胶均匀程度，提高了胶黏剂的利用率。
具体实施方式：
实施例1：
本实施方式将10mm短切碳纤维与杂木纤维混合热压制备具有电磁屏蔽功能的纤维板，具体步骤如下：
(1)通过溶液共混法将10mm短切碳纤维与杂木纤维按照质量比为1∶10的比例置于变速搅拌机中充分搅拌20min，得到均匀分布的混合纤维；
(2)将混合纤维置于鼓风干燥箱内烘至含水率为8％～12％；
(3)将异氰酸酯胶与混合纤维按照质量比为1∶10的比例充分搅拌后得到施胶混合纤维；
(4)将施胶混合纤维置于分散机内充分分散20min；
(5)将分散的施胶混合纤维在成型框中均匀铺装，用热压机在160℃、12MPa的条件下热压6min，脱模后得到尺寸参数为360mm×340mm×3mm的具有电磁屏蔽功能的纤维板。
本实施方式制备的具有电磁屏蔽功能的纤维板的体积电阻率和电磁屏蔽效能具体数据如下：
实施例2：
本实施方式将10mm短切碳纤维与杂木纤维混合热压制备具有电磁屏蔽功能的纤维板，具体步骤如下：
(1)通过溶液共混法将10mm短切碳纤维与杂木纤维按照质量比为1∶2的比例置于变速搅拌机中充分搅拌30min，得到均匀分布的混合纤维；
(2)将混合纤维置于鼓风干燥箱内烘至含水率为8％～12％；
(3)将异氰酸酯胶与分散后的混合纤维按照质量比为1∶10的比例充分搅拌后得到施胶混合纤维；
(4)将施胶混合纤维置于分散机内充分分散20min；
(5)将分散的施胶混合纤维在成型框中均匀铺装，用热压机在160℃、12MPa的条件下热压6min，脱模后得到尺寸参数为360mm×340mm×3mm的具有电磁屏蔽功能的纤维板。
本实施方式制备的具有电磁屏蔽功能的纤维板的体积电阻率和电磁屏蔽效能具体数据如下：

Claims (4)

1.一种具有电磁屏蔽功能的纤维板，其原料包括木纤维、短切碳纤维和胶黏剂，其特征在于所述木纤维先与短切碳纤维在溶液中均匀混合，再与胶黏剂均匀混合后，经铺装、热压、胶合而成，所述木纤维和短切碳纤维的重量配比100∶2～50，木纤维和胶黏剂的质量配比为100∶5～20，所述的木纤维为杂木纤维，所述的胶黏剂为脲醛胶、酚醛胶和异氰酸酯胶胶黏剂，所述具有电磁屏蔽功能的纤维板任一平面内的短切碳纤维含量为30～400根/mm2，任一截面内的短切碳纤维含量为25～300根/mm2。
2.一种权利要求1所述的具有电磁屏蔽功能的纤维板的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
1)溶液共混法制备混合纤维：将木纤维与短切碳纤维加入溶液中高速均匀混合得到混合纤维；
2)混合纤维施胶：将混合纤维与胶黏剂充分均匀搅拌得到施胶混合纤维；
3)施胶混合纤维分散处理：将施胶混合纤维置于分散机内充分分散；
4)板材的热压制备：将分散的施胶混合纤维在成型框内均匀铺装并用热压机在140～170℃、10～15MPa的条件下热压4～8min，脱模后得到具有电磁屏蔽功能的纤维板。
3.根据权利要求2所述的具有电磁屏蔽功能的纤维板的制备方法，其特征在于所述溶液共混法指的是将短切碳纤维与木纤维依次加入到溶液中进行高速均匀混合，高速均匀混合的时间范围为10～40min。
4.根据权利要求2所述的具有电磁屏蔽功能的纤维板的制备方法，其特征在于所述的施胶混合纤维将被置于分散机内分散处理15～30min。
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