CN106317772A - 一种抗静电复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗静电复合材料及其制备方法，该抗静电复合材料包括：材料本体；至少一层抗静电层，铺设在材料本体的表面，其中，抗静电层包括树脂基体、纤维以及导电粉，纤维和导电粉分布在树脂基体中。本发明所提供的抗静电复合材料不仅可以有效的减少导电层的磨损，同时还具有良好的防护静电的特性。

Description

一种抗静电复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料领域，更具体地，涉及一种抗静电复合材料及其制备方法。

背景技术

静电现象是人们生活中常见的一种现象，静电是指在物体表面聚集的电荷，静电的聚集会使物体表面产生一个较高的电位，当人体或者其他低电位导体接近是就会产生放电现象。

现有技术中压层的复合材料样件有些需要防护静电，为实现对静电的防护，在样件的表面设置涂有防静电涂料的导电材料，但是由于其长时间的使用，导电材料容易受到磨损，从而使样件的性能受到静电的影响。

针对现有技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术中的导电涂料易磨损而导致抗静电性丧失的问题，本发明提出一种抗静电复合材料及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种抗静电复合材料。该抗静电复合材料包括：材料本体；至少一层抗静电层，铺设在材料本体的表面，其中，抗静电层包括树脂基体、纤维以及导电粉，纤维和导电粉分布在树脂基体中。

在上述抗静电复合材料中，优选地，材料本体包括树脂基体和纤维，纤维分布在树脂基体中。

在上述抗静电复合材料中，优选地，材料本体中还包括导电粉，导电粉分布在树脂基体中。

在上述抗静电复合材料中，优选地，材料本体的表面上铺设有2层抗静电层。

在上述抗静电复合材料中，优选地，导电粉包括石墨粉、金属粉、石墨烯、碳管、短切碳纤维、导电云母粉中的一种或者多种。

在上述抗静电复合材料中，优选地，树脂包括氰酸酯、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚氨酯树脂中的一种或者多种。

在上述抗静电复合材料中，优选地，纤维包括玻璃纤维、导电碳纤维、金属化合物型纤维、聚苯胺纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的一种或者多种。

在上述抗静电复合材料中，优选地，导电粉为树脂基体的0.1wt％～30wt％。

在上述抗静电复合材料中，优选地，纤维占抗静电层的15wt％至25wt％。

根据本发明的另一方面，提供了一种抗静电复合材料的制备方法，该方法包括：在树脂基体中加入导电粉，制得树脂胶膜；用树脂胶膜浸润纤维，制得纤维预浸料；将至少一层纤维预浸料铺设在材料本体的表面；固化，制得抗静电复合材料。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，还包括材料本体的制备，材料本体的制备包括以下步骤：将树脂基体制成树脂胶膜；用树脂胶膜浸润纤维，制得材料本体。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，在将树脂基体制成树脂胶膜的步骤中，在树脂基体中加入导电粉。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，导电粉包括石墨粉、金属粉、石墨烯、碳管、短切碳纤维、导电云母粉中的一种或者多种。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，树脂包括氰酸酯、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚氨酯树脂中的一种或者多种。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，纤维包括玻璃纤维、导电碳纤维、金属化合物型纤维、聚苯胺纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的一种或者多种。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，在在树脂基体中加入导电粉，制得树脂胶膜的步骤中，导电粉的加入量为树脂基体的0.1wt％～30wt％。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，在在树脂基体中加入导电粉，制得树脂胶膜的步骤中，在树脂基体中还添加有固化剂。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，固化剂占树脂总质量的0.05wt％至3.50wt％。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，在制备纤维预浸料的步骤中，纤维占纤维预浸料的15wt％至25wt％。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，固化采用真空袋固化、热压罐固化或层压固化。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，真空袋固化压力为0.01MPa至1MPa。

在上述抗静电复合材料的制备方法中，优选地，热压罐固化的压力为0.2MPa到1.5MPa。

本发明提供的一种抗静电复合材料及其制备方法，便于实施，且所得到的抗静电复合材料良好的防护静电的特性，可以有效地解决导电涂料易磨损而导致抗静电性丧失的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的抗静电复合材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

抗静电复合材料的制备方法

如图1的步骤S101所示，在树脂基体中加入导电粉，制成树脂胶膜。在步骤S101中，导电粉的加入量为树脂基体的0.1wt％～30wt％。在步骤S101中，在树脂基体中还添加有固化剂，固化剂占树脂总质量的0.05wt％至3.50wt％，以便在后面的步骤中使树脂固化成型。

在步骤S101中所使用的树脂为热固性树脂，包括氰酸酯树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚氨酯树脂中的一种或者多种，也可为其他热固性树脂。尽管在本文中仅例举了可使用的热固性树脂的实例，但本领域普通技术人员应该理解，也可以使用热塑性树脂替代热固性树脂。在步骤S101中所使用的导电粉可以是不溶于水的金属粉、也可以是具有导电性能的非金属，例如可以是石墨粉、石墨烯、碳管、短切碳纤维、导电云母粉中的一种或者多种的混合。

如图1的步骤S103所示，用树脂胶膜浸润纤维，制得纤维预浸料。在步骤S103中，纤维占所述纤维预浸料的15wt％至25wt％。在步骤S103中，使用的纤维包括玻璃纤维、导电碳纤维、金属化合物型纤维、聚苯胺纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的一种或者多种。

如图1的步骤S105所示，将至少一层步骤S103中形成的纤维预浸料铺设在材料本体的表面。优选地，在在材料本体的表面铺设1至2层抗静电层(即纤维预浸料)，更优选地为2层。该步骤中的含有导电粉的纤维预浸料在随后的步骤中固化后形成抗静电层，由于导电分分布在抗静电层的纤维树脂基体中，使得抗静电复合材料具有较好的耐磨损效果，同时还使得材料本体具有较好的防静电的效果。

在步骤S105中，材料本体的制备包含：将树脂基体制成树脂胶膜，用树脂胶膜浸润纤维，制得材料本体。其中，在将树脂基体制成树脂胶膜的步骤中，在树脂基体中还可以添加有导电粉，以便使最终制得的抗静电复合材料，不仅最外面的1至2层为抗静电材料，其内部的整个材料本体都具有抗静电性能。同时，在将树脂基体制成树脂胶膜的步骤中，所使用的树脂为热固性树脂，包括氰酸酯树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂或聚氨酯树脂及它们的改性树脂体系或混合体系等，也可为其他热固性树脂。尽管在本文中仅例举了可使用的热固性树脂的实例，但本领域普通技术人员应该理解，也可以使用热塑性树脂替代热固性树脂。材料本体也可以使用其他需要防静电的现有的复合材料，在将本步骤中所制得的纤维预浸料铺设在材料本体的表面，使最终制得的复合材料具有抗静电性能。

如图1的步骤S107所示，对步骤S105中表面铺设有至少一层的纤维预浸料的材料本体进行固化，制得抗静电复合材料。在步骤S105中，固化采用真空袋固化、热压罐固化或层压固化。在步骤S105中，真空袋固化压力为0.01MPa至1MPa，优选地为0.1MPa。在步骤S105中，热压罐固化的压力为0.2MPa到1.5MPa。

实施例1

在环氧树脂基体中加入0.1wt％的石墨粉和0.05wt％的固化剂，使用搅拌机将环氧树脂基体、石墨粉和固化剂搅拌均匀制成环氧树脂胶膜；将上述形成的环氧树脂胶膜浸润玻璃纤维和导电碳纤维，从而制得玻璃纤维和导电碳纤维预浸料，该玻璃纤维和导电碳纤维预浸料固化后形成抗静电层，其中，玻璃纤维和导电碳纤维占玻璃维预浸料的15wt％；将5层玻璃纤维和导电碳纤维预浸料铺设在材料本体表面，该材料本体采用导电碳纤维和导电碳纤维预浸料，该材料本体的制备包括：将不包含导电粉(如导电云母粉、石墨粉)的氰酸酯基体制成氰酸酯胶膜，用上述的氰酸酯胶膜浸润导电碳纤维和导电碳纤维，制得本实施例中的材料本体(导电碳纤维和导电碳纤维预浸料)；在真空袋固化压力为0.1MPa的环境下，固化后制得抗静电复合材料。

实施例2

在双马树脂基体中加入30wt％的石墨烯和3.50wt％的固化剂，使用搅拌机将双马树脂基体、石墨烯和固化剂搅拌均匀制成双马树脂胶膜；将上述形成的双马树脂胶膜浸润导电碳纤维，从而制得导电碳纤维预浸料，该导电碳纤维预浸料固化后形成抗静电层，其中，导电碳纤维占导电碳纤维预浸料的25wt％；将2层导电碳纤维预浸料铺设在材料本体表面，该材料本体采用导电碳纤维预浸料，该预浸料的制备方法与用作抗静电层的导电碳纤维预浸料的制备方法相同，即材料本体和抗静电层采用相同的材料；在热压罐固化的压力为0.2MPa下，固化后制得抗静电复合材料。

实施例3

在氰酸酯基体中加入15wt％的导电云母粉和2wt％的固化剂，使用搅拌机将氰酸酯基体、导电云母粉和固化剂搅拌均匀制成氰酸酯胶膜；将上述形成的氰酸酯胶膜浸润聚苯胺纤维，从而制得聚苯胺纤维预浸料，该聚苯胺纤维预浸料固化后形成抗静电层，聚苯胺纤维占聚苯胺纤维预浸料的20wt％；将5层聚苯胺纤维预浸料铺设在材料本体表面，该材料本体采用聚苯胺纤维预浸料，该预浸料的制备方法与用作抗静电层的聚苯胺纤维预浸料的制备方法相同，即材料本体和抗静电层采用相同的材料；在热压罐固化的压力为1.5MPa下，固化后制得抗静电复合材料。

实施例4

在聚氨酯树脂基体中加入20wt％的短切碳纤维和2.50wt％的固化剂，使用搅拌机将聚氨酯树脂基体、短切碳纤维和固化剂搅拌均匀制成聚氨酯树脂胶膜；将上述形成的聚氨酯树脂胶膜浸润金属化合物型纤维，从而制得金属化合物纤维预浸料，该金属化合物纤维预浸料固化后形成抗静电层，其中，化合物纤维占化合物纤维预浸料的22wt％；将3层金属化合物型纤维预浸料铺设在材料本体表面，该材料本体采用金属化合物型纤维预浸料，该预浸料的制备方法与用作抗静电层的金属化合物型纤维预浸料的制备方法相同，即材料本体和抗静电层采用相同的材料；在真空袋固化压力为0.5MPa的环境下，固化后制得抗静电复合材料。

实施例5

在氰酸酯基体中加入10wt％的金属粉和1.50wt％的固化剂，使用搅拌机将氰酸酯基体、金属粉和固化剂搅拌均匀制成氰酸酯胶膜；将上述形成的氰酸酯胶膜浸润聚吡咯纤维，从而制得聚吡咯纤维预浸料，该聚吡咯纤维预浸料固化后形成抗静电层，其中，聚吡咯纤维占聚吡咯纤维预浸料的28wt％；将1层聚吡咯纤维预浸料铺设在材料本体表面，该材料本体采用聚吡咯纤维预浸料，该预浸料的制备方法与用作抗静电层的聚吡咯纤维预浸料的制备方法相同，即材料本体和抗静电层采用相同的材料；真空袋固化压力为1MPa的环境下，固化后制得抗静电复合材料。

实施例6

在氰酸酯和环氧树脂基体中加入25wt％的碳管和2.60wt％的固化剂，使用搅拌机将氰酸酯和环氧树脂基体、碳管和固化剂搅拌均匀制成氰酸酯和环氧树脂的胶膜；将上述形成的氰酸酯和环氧树脂的胶膜浸润聚噻吩纤维，从而制得聚噻吩纤维预浸料，该聚噻吩纤维预浸料固化后形成抗静电层，其中，聚噻吩纤维占聚噻吩纤维预浸料的26wt％；将4层聚噻吩纤维预浸料铺设在材料本体表面，该材料本体采用聚噻吩纤维预浸料，该预浸料的制备方法与用作抗静电层的聚噻吩纤维预浸料的制备方法相同，即材料本体和抗静电层采用相同的材料；在热压罐固化的压力为1.2MPa下，固化后制得抗静电复合材料。

抗静电复合材料的表面电阻测量

采用点对点法法测量各个实施例中所制得的抗静电复合材料的表面电阻，均小于等于1E9，因此表明，通过本发明的方法制得的抗静电复合材料具有优良的抗静电性能。

优选地，在上述实施例中本发明仅在材料本体表面铺设了1层至6层，但是本发明并不限于铺设层的层数，根据实际情况的需要可以铺设多层(如8层、10层)或全部，用于解决导电涂料易磨损而导致抗静电性丧失的问题。

优选地，在上述实施例中本发明中的材料本体选用的是与纤维预浸料相同的材料，但是本发明并不限于材料本体的类型，根据实际需要材料本体也可以使用其他需要防静电的现有的复合材料，用于解决导电涂料易磨损而导致抗静电性丧失的问题。

本发明公开了一种抗静电复合材料及其制备方法，该抗静电复合材料包括：材料本体；至少一层抗静电层，铺设在材料本体的表面，其中，抗静电层包括树脂基体、纤维以及导电粉，纤维和导电粉分布在树脂基体中。本发明所提供的抗静电复合材料，由于在材料的最外层铺设有含有导电粉的抗静电层，可以有效的减少导电涂料易磨损的问题，具有良好的抗静电的特性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种抗静电复合材料，其特征在于，包括：

材料本体；

至少一层抗静电层，铺设在所述材料本体的表面，

其中，所述抗静电层包括树脂基体、纤维以及导电粉，所述纤维和所述导电粉分布在所述树脂基体中。

2.根据权利要求1所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述材料本体包括树脂基体和纤维，所述纤维分布在所述树脂基体中。

3.根据权利要求2所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述材料本体中还包括导电粉，所述导电粉分布在所述树脂基体中。

4.根据权利要求1所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述材料本体的表面上铺设有2层所述抗静电层。

5.根据权利要求1或2所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述导电粉包括石墨粉、金属粉、石墨烯、碳管、短切碳纤维、导电云母粉中的一种或者多种。

6.根据权利要求1所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述树脂包括氰酸酯、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚氨酯树脂中的一种或者多种。

7.根据权利要求1所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述纤维包括玻璃纤维、导电碳纤维、金属化合物型纤维、聚苯胺纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的一种或者多种。

8.根据权利要求1所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述导电粉为所述树脂基体的0.1wt％～30wt％。

9.根据权利要求1所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述纤维占所述抗静电层的15wt％至25wt％。

10.一种抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

在树脂基体中加入导电粉，制得树脂胶膜；

用所述树脂胶膜浸润纤维，制得纤维预浸料；

将至少一层所述纤维预浸料铺设在材料本体的表面；

固化，制得所述抗静电复合材料。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，还包括所述材料本体的制备，所述材料本体的制备包括以下步骤：

将树脂基体制成树脂胶膜；

用所述树脂胶膜浸润纤维，制得所述材料本体。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述将树脂基体制成树脂胶膜的步骤中，所述在树脂基体中加入导电粉。

13.根据权利要求10或12所述的制备方法，其特征在于，所述导电粉包括石墨粉、金属粉、石墨烯、碳管、短切碳纤维、导电云母粉中的一种或者多种。

14.根据权利要求10或11所述的制备方法，其特征在于，所述树脂包括氰酸酯、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚氨酯树脂中的一种或者多种。

15.根据权利要求10或11所述的制备方法，其特征在于，所述纤维包括玻璃纤维、导电碳纤维、金属化合物型纤维、聚苯胺纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的一种或者多种。

16.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在所述在树脂基体中加入导电粉，制得树脂胶膜的步骤中，所述导电粉的加入量为树脂基体的0.1wt％～30wt％。

17.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在所述在树脂基体中加入导电粉，制得树脂胶膜的步骤中，在所述树脂基体中还添加有固化剂。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述固化剂占所述树脂总质量的0.05wt％至3.50wt％。

19.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在制备所述纤维预浸料的步骤中，所述纤维占所述纤维预浸料的15wt％至25wt％。

20.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述固化采用真空袋固化、热压罐固化或层压固化。

21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述真空袋固化压力为0.01MPa至1MPa。

22.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述热压罐固化的压力为0.2MPa到1.5MPa。