CN115384136A - 一种应用于电磁屏蔽的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，具体公开了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括：将功能层薄膜浸润到改性的树脂基体中，得到功能层预浸料；将得到的功能层预浸料与纤维预浸料叠层铺设，得到复合叠层预浸料；将得到的复合叠层预浸料进行热压处理，即得。本发明结合碳纤维复合材料的轻质、高强度特性以及功能层薄膜优异的导电性，通过界面改性修饰，实现复合材料的结构/电磁屏蔽一体化应用，该制备方法简单，操作简便，易实现大规模批量生产，具有广泛的应用前景。

Description

一种应用于电磁屏蔽的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法。
背景技术
随着航空航天技术的发展，飞行器、电子设备等部件不仅需要满足轻量化的要求，由于电子控制单元的集成度与复杂度日益激增，对外壳、机箱扥材料的电磁屏蔽性能也提出了更高的要求。因此，开发兼具轻质、电磁屏蔽与电磁兼容特性的碳纤维复合材料已成为发展航空航天领域原材料的关键任务。碳纤维复合材料本身具有极其优异模量与强度，且密度低(约为1.8g·cm-3)，已经广泛应用于结构部件的轻量化领域，代替金属结构件承担载荷。但由于复合材料中树脂的绝缘特性，致使传统的碳纤维材料不具备电磁屏蔽与电磁兼容功能。
目前，针对树脂改性仍然提高其电导率的方法主要为填料填充法，具体包括：金属纳米粉体填料、纳米碳粉体填料等以及层叠复合成型法。然而对于填料填充方面，由于纳米粉体与树脂基体的分散性很差，少量填充无法在基体内形成连续的导电网络；而过量填充往往易形成团聚，导致复合材料的力学性能极具衰减，易出现界面断裂、脆断等情况，影响复合材料的正常使用。
如专利CN 104419107 B报道了的一种基于石墨烯填充聚合物提升碳纤维复合材料电磁屏蔽性能的制备方法，通过石墨烯粉体填充树脂以提升聚合物导电性，但粉体在聚合物基体中的分散性很差，因此，此类传统的导电粉体填充的策略极易导致复材力学性能的衰减；专利202010522086.X同样报道了一种将导电添加剂混入环氧树脂等基体中与碳纤维复合制备具有导电与电磁屏蔽特性的预浸料，但此法仍未有效解决粉体在基体中的分散性，以及无法形成导电网络的根本问题。专利202011283317.2报道了一种具有叠层混杂结构的高导热碳纤维复合材料及其制备方法，利用喷涂工艺将导电的铜粉或石墨烯粉体均匀喷涂在碳纤维表面，专利CN 112724687 A则提出一种在碳纤维表面电镀或化学镀金属层的方法，可以有效避免粉体在聚合物基体的分散性问题，但是通过喷涂能否形成致密、连续的导电层还有待考证，且涂层与碳纤维表面的结合作用较弱，在使用过程中极易产生脱落，导致电磁屏蔽性能失效。
发明内容
针对上述背景技术中存在的不足，本发明提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料及其制备方法，该复合材料在X波段(8～12GHz)范围内的电磁屏蔽性能可提升至60dB以上，通过界面改性，增强了碳纤维预浸料与功能层之间的结合作用，满足电子设备轻量化与电磁屏蔽功能一体化的应用需求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：
将功能层薄膜浸润到改性的树脂基体中，得到功能层预浸料；
将得到的功能层预浸料与纤维预浸料叠层铺设，得到复合叠层预浸料；
将得到的复合叠层预浸料进行热压处理，即得。
优选地，所述功能层薄膜包括石墨烯膜、碳纳米管薄膜、石墨膜、金属箔/网中的至少一种。
优选地，所述改性的树脂基体包括以下组分：树脂基体、改性剂和助剂。
优选地，所述改性剂与助剂的重量比为(30～60)：(5～20)。
优选地，所述树脂基体包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马树脂、聚醚醚酮树脂等的至少一种。
优选地，所述改性剂包括导电炭黑、石墨烯、多壁碳纳米管、银纳米线中的至少一种。
优选地，所述助剂包括聚乙烯醇、甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的至少一种。
优选地，所述纤维预浸料包括单向预浸料或双向编织碳纤维布制成的预浸料。
优选地，所述热压处理包括低温固化和高温固化，所述低温固化的条件为温度100～140℃，固化时间为0.5～1h；所述高温固化的条件为温度160～220℃，固化时间为0.5～2h。
本发明的另一方面提供了一种根据上述的制备方法得到的应用于电磁屏蔽的复合材料，包括碳纤维预浸料、功能化树脂层以及功能层，所述功能层位于相邻的两层碳纤维预浸料之间，所述功能层的上下表层分别设有功能化树脂层，所述功能层通过所述功能化树脂层与所述碳纤维预浸料结合。
本发明的有益效果：本发明将碳纤维预浸料与功能层的叠层铺设，制备出优异力学强度和电磁屏蔽效能的结构功能一体化的复合材料，通过将界面改性修饰的高导电的功能层***到碳纤维预浸料之间，增强电磁屏蔽功能层与碳纤维预浸料之间的结合作用，从而赋予碳纤维复合材料电磁屏蔽功能，满足电子设备轻量化与电磁屏蔽功能一体化的应用需求。
附图说明
图1是本发明的应用于电磁屏蔽的复合材料的结构示意图；
图2是图1中a处的结构示意图。
图中A为碳纤维预浸料；B为功能层；C为功能化树脂层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一方面提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：
将功能层薄膜浸润到改性的树脂基体中，得到功能层预浸料；
将得到的功能层预浸料与纤维预浸料叠层铺设，得到复合叠层预浸料；
将得到的复合叠层预浸料进行热压处理，即得。
在一些实施方式中，所述功能层薄膜包括石墨烯膜、碳纳米管薄膜、石墨膜、金属箔/网中的至少一种。
在一些实施方式中，所述功能层薄膜的单层平均厚度为0.01～0.05mm。
优选地，所述功能层薄膜的单层平均厚度为0.025mm，功能层的厚度提升可以适当提升电磁屏蔽的性能，但厚度过大将会使复合材料的重量增加，同时也会降低复合材料的拉伸强度和层间剪切强度。
在一些实施方式中，所述改性的树脂基体包括以下组分：树脂基体、改性剂和助剂。
优选地，按照重量百分比计，所述改性的树脂基体包括以下组分：改性剂1％～40％，助剂0.1％～10％，树脂基体为余量。
在一些实施方式中，所述改性剂与助剂的重量比为(30～60)：(5～20)。
在一些实施方式中，所述树脂基体包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马树脂、聚醚醚酮树脂等的至少一种。
优选地，所述树脂基体为环氧树脂。
在一些实施方式中，所述改性剂包括导电炭黑、石墨烯、多壁碳纳米管、银纳米线中的至少一种。
在一些实施方式中，所述助剂包括聚乙烯醇、甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的至少一种。
在一些实施方式中，所述改性的树脂基体的具体改性方法包括以下步骤：在树脂基体中加入助剂，待助剂分散均匀后，缓慢加入改性剂，并持续搅拌直至混合均匀，即得到改性的树脂基体。
申请人在研究中发现改性剂与助剂的比例会对该复合材料的性能造成影响，主要的原因是改性剂与助剂的比例不适会导致改性剂在树脂基体中发生团聚沉淀或增加树脂基体的粘度，从而使得功能层薄膜与纤维预浸料复合的过程中可操作难度的增大，还会影响功能层薄膜与纤维预浸料结合处的导电性，进而使电磁屏蔽效果变差，本申请通过选用特殊的改性剂与助剂，并限制二者的重量比为(30～60)：(5～20)，不但使制备的复合材料具有优异的导电性和电磁屏蔽效能，也能保证复合材料的可加工性能优异。
在一些实施方式中，所述纤维预浸料包括单向碳纤维预浸料或双向编织碳纤维布制成的预浸料。
优选地，所述碳纤维包括聚丙烯腈基碳纤维或沥青基碳纤维。
本发明中碳纤维方向和叠层的厚度可以根据应用场景的力学性能需要进行调节，其叠放的方式包括但不限于单向铺放即以0°的方式进行铺放，以及双向交替铺放，如0°/°90°/0°/…/0°/90°或+45°/-45°/…/-45°/+45°，其中“+”和“-”表示相反的方向。
在一些实施方式中，所述碳纤维的丝数为1k～24k，所述碳纤维预浸料叠层的层数为5～20层，所述功能层的层数不少于4～16层，碳纤维预浸料的厚度与碳纤维的丝数有关，例如6k碳纤维预浸料的厚度约为0.2mm，12k碳纤维预浸料厚度约为0.05mm，24k碳纤维预浸料的厚度约为0.1mm。
其中叠层铺设结构的最外层均为碳纤维预浸料，以保证所述复合材料的力学性能。
在一些实施方式中，所述热压处理包括低温固化和高温固化，所述低温固化的条件为温度100～140℃，固化时间为0.5～1h；所述高温固化的条件为温度160～220℃，固化时间为0.5～2h。
在一些实施方式中，所述热压处理中的升温速率为10～25℃，压力为2～10MPa。
优选地，所述热压处理中的升温速率为10～20℃，压力为4～10MPa。
申请人在研究中发现热压处理的条件会对复合材料的质量以及力学性能产生影响，采用一体式温度热压处理所得到的复合材料会在成型过程中形成内应力而使得复合材料的脆性大、容易发生开裂等问题，而且升温速率、温度以及压力条件的不当会使得复合材料的拉伸性能变差，本申请通过分段式升温固化并调控分段式固化的升温速率、温度以及压力，不但会降低复合材料在成型过程中形成的内应力，减少了质量缺陷，而且使制备得到的复合材料具有较好的拉伸强度。
本发明的另一方面提供了一种根据上述的制备方法得到的应用于电磁屏蔽的复合材料，包括碳纤维预浸料、功能化树脂层以及功能层，所述功能层位于相邻的两层碳纤维预浸料之间，所述功能层的上下表层分别设有功能化树脂层，所述功能层通过所述功能化树脂层与所述碳纤维预浸料结合。
实施例1
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性的树脂基体制备：以重量份计，在100份环氧树脂中加入8份聚乙烯醇分散均匀，然后再加入30份导电炭黑粉体分散均匀，得到改性的树脂基体；
(2)将步骤(1)得到的改性的树脂基体涂覆在功能层薄膜上，涂覆厚度为50～100μm，得到功能层预浸料；
(3)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为50μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(4)取5层碳纤维预浸料依次按照0°和90°的裁切角度交替排列铺层，并在相邻两层碳纤维预浸料中铺上一层功能层预浸料，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(5)将步骤(4)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以20℃/min的升温速率升至120℃，待温度稳定后，施加压力4MPa，固化0.5h；
(6)在步骤(5)固化完成后进一步升温至180℃，在此温度下固化0.5h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
其中环氧树脂为上海晋飞碳纤科技股份有限公司自制的ST001环氧树脂。
功能层薄膜为聚酰亚胺石墨膜，厚度为0.025mm。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例2
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性的树脂基体制备：以重量份计，在100份环氧树脂中加入8份聚乙烯醇分散均匀，然后再加入30份碳纳米管粉体分散均匀，得到改性的树脂基体；
(2)将步骤(1)得到的改性的树脂基体涂覆在功能层薄膜上，涂覆厚度为50～100μm，得到功能层预浸料；
(3)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为50μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(4)取10层碳纤维预浸料依次按照0°和90°的裁切角度交替排列铺层，并在相邻两层碳纤维预浸料中铺上一层功能层预浸料，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(5)将步骤(4)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以20℃/min的升温速率升至120℃，待温度稳定后，施加压力4MPa，固化1h；
(6)在步骤(5)固化完成后进一步升温至160℃，在此温度下固化1.5h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
其中环氧树脂为上海晋飞碳纤科技股份有限公司自制的ST001环氧树脂。
功能层薄膜为聚酰亚胺石墨膜，厚度为0.025mm。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例3
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性的树脂基体制备：以重量份计，在100份环氧树脂中加入12份聚乙烯醇分散均匀，然后再加入40份石墨烯粉体分散均匀，得到改性的树脂基体；
(2)将步骤(1)得到的改性的树脂基体涂覆在功能层薄膜上，涂覆厚度为50～100μm，得到功能层预浸料；
(3)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为50μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(4)取15层碳纤维预浸料依次按照0°和90°的裁切角度交替排列铺层，并在相邻两层碳纤维预浸料中铺上一层功能层预浸料，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(5)将步骤(4)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以20℃/min的升温速率升至100℃，待温度稳定后，施加压力6MPa，固化1h；
(6)在步骤(5)固化完成后进一步升温至140℃，在此温度下固化2h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
其中环氧树脂为上海晋飞碳纤科技股份有限公司自制的ST001环氧树脂。
功能层薄膜为导电石墨烯薄膜，厚度为0.025mm。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例4
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性的树脂基体制备：以重量份计，在100份环氧树脂中加入18份聚乙烯醇分散均匀，然后再加入30份石墨烯粉体分散均匀，得到改性的树脂基体；
(2)将步骤(1)得到的改性的树脂基体涂覆在功能层薄膜上，涂覆厚度为50～100μm，得到功能层预浸料；
(3)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为50μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(4)取15层碳纤维预浸料依次按照0°和90°的裁切角度交替排列铺层，并在相邻两层碳纤维预浸料中铺上一层功能层预浸料，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(5)将步骤(4)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以20℃/min的升温速率升至140℃，待温度稳定后，施加压力6MPa，固化1h；
(6)在步骤(5)固化完成后进一步升温至160℃，在此温度下固化2h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
其中环氧树脂为上海晋飞碳纤科技股份有限公司自制的ST001环氧树脂。
功能层薄膜为导电石墨烯薄膜，厚度为0.025mm。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例5
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性的树脂基体制备：以重量份计，在100份环氧树脂中加入5份甲基吡咯烷酮分散均匀，然后再加入40份银纳米线分散均匀，得到改性的树脂基体；
(2)将步骤(1)得到的改性的树脂基体涂覆在功能层薄膜上，涂覆厚度为50～100μm，得到功能层预浸料；
(3)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为20μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(4)取15层碳纤维预浸料依次按照0°和90°的裁切角度交替排列铺层，并在相邻两层碳纤维预浸料中铺上一层功能层预浸料，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(5)将步骤(4)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以10℃/min的升温速率升至120℃，待温度稳定后，施加压力4MPa，固化0.8h；
(6)在步骤(5)固化完成后进一步升温至140℃，在此温度下固化1h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
其中环氧树脂为上海晋飞碳纤科技股份有限公司自制的ST001环氧树脂，银纳米线的直径为50nm，浓度为20mg/mL。
功能层薄膜为铜箔，厚度为0.05mm。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例6
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性的树脂基体制备：以重量份计，在100份环氧树脂中加入15份二甲亚砜分散均匀，然后再加入50份导电炭黑粉体分散均匀，得到改性的树脂基体；
(2)将步骤(1)得到的改性的树脂基体涂覆在功能层薄膜上，涂覆厚度为50～100μm，得到功能层预浸料；
(3)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为100μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(4)取10层碳纤维预浸料依次按照0°和90°的裁切角度交替排列铺层，并在相邻两层碳纤维预浸料中铺上一层功能层预浸料，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(5)将步骤(4)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以10℃/min的升温速率升至140℃，待温度稳定后，施加压力6MPa，固化0.5h；
(6)在步骤(5)固化完成后进一步升温至200℃，在此温度下固化1h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
其中环氧树脂为上海晋飞碳纤科技股份有限公司自制的ST001环氧树脂。
功能层薄膜为铜网厚度为50μm。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例7
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性的树脂基体制备：以重量份计，在100份环氧树脂中加入10份二甲基甲酰胺分散均匀，然后再加入60份石墨烯粉体分散均匀，得到改性的树脂基体；
(2)将步骤(1)得到的改性的树脂基体涂覆在功能层薄膜上，涂覆厚度为50～100μm，得到功能层预浸料；
(3)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为100μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(4)取10层碳纤维预浸料依次按照+45°和-45°的裁切角度交替排列铺层，并在相邻两层碳纤维预浸料中铺上一层功能层预浸料，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(5)将步骤(4)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以10℃/min的升温速率升至140℃，待温度稳定后，施加压力6MPa，固化0.5h；
(6)在步骤(5)固化完成后进一步升温至200℃，在此温度下固化1h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
其中环氧树脂为上海晋飞碳纤科技股份有限公司自制的ST001环氧树脂。
功能层薄膜为导电石墨烯薄膜，厚度为0.025mm。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例8
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性的树脂基体制备：以重量份计，在100份环氧树脂中加入40份石墨烯粉体分散均匀，得到改性的树脂基体；
(2)将步骤(1)得到的改性的树脂基体涂覆在功能层薄膜上，涂覆厚度为50～100μm，得到功能层预浸料；
(3)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为50μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(4)取20层碳纤维预浸料依次按照0°和90°的裁切角度交替排列铺层，并在相邻两层碳纤维预浸料中铺上一层功能层预浸料，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(5)将步骤(4)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以20℃/min的升温速率升至100℃，待温度稳定后，施加压力10MPa，固化0.5h；
(6)在步骤(5)固化完成后进一步升温至220℃，在此温度下固化1.5h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
其中环氧树脂为上海晋飞碳纤科技股份有限公司自制的ST001环氧树脂。
功能层薄膜为导电石墨烯薄膜，厚度为0.025mm。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例9
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性的树脂基体制备：以重量份计，在100份环氧树脂中加入8份二甲基甲酰胺分散均匀，然后再加入40份石墨烯粉体分散均匀，得到改性的树脂基体；
(2)将步骤(1)得到的改性的树脂基体涂覆在功能层薄膜上，涂覆厚度为50～100μm，得到功能层预浸料；
(3)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为100μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(4)取20层碳纤维预浸料依次按照+45°和-45°的裁切角度交替排列铺层，并在相邻两层碳纤维预浸料中铺上一层功能层预浸料，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(5)将步骤(4)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以20℃/min的升温速率升至140℃，待温度稳定后，施加压力10MPa，固化0.5h；
(6)在步骤(5)固化完成后进一步升温至180℃，在此温度下固化1.5h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
其中环氧树脂为上海晋飞碳纤科技股份有限公司自制的ST001环氧树脂。
功能层薄膜为导电石墨烯薄膜，厚度为0.025mm。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例10
本实施例提供了一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备碳纤维预浸料，单层碳纤维预浸料的厚度为50μm，将其裁切成60cm*60cm的尺寸；
(2)取5层碳纤维预浸料依次按照0°和90°的裁切角度交替排列铺层，形成复合叠层预浸料，并置于热压成型模具中；
(3)将步骤(2)得到的复合叠层预浸料连同热压成型模具置于热压机上，以20℃/min的升温速率升至100℃，待温度稳定后，施加压力4MPa，固化0.5h；
(4)在步骤(5)固化完成后进一步升温至160℃，在此温度下固化0.5h，待冷却后，脱模，即得到复合材料。
碳纤维预浸料采用碳纤维，ST001环氧树脂为预浸树脂，制成树脂含量24％、面密度为150g/m2的碳纤维预浸料。
实施例11
请参照图1和图2，本实施例提供了一种根据实施例4的制备方法得到的应用于电磁屏蔽的复合材料，包括碳纤维预浸料A、功能化树脂层B以及功能层C，所述功能层B位于相邻的两层碳纤维预浸料A之间，所述功能层B的上下表层分别设有功能化树脂C层，所述功能层B通过所述功能化树脂层C与所述碳纤维预浸料A结合。
性能测试
将实施例1-10所制备的复合材料进行以下性能的测试：
1.拉伸强度
按照ASTM D 3039标准进行测试，结果见表1。
2.电磁屏蔽效能
按照GJB 6190-2008标准规定的屏蔽室法进行测试，结果见表1。
表1
Figure BDA0003818506550000121
Figure BDA0003818506550000131
综上所述，本发明通过将界面改性修饰的功能层与碳纤维预浸料一体化成型技术，可以有效地提升碳纤维复合材料的电磁屏蔽效能，最终所得的复合材料成品的力学性能随着成型工艺不同虽有波动，但未发生明显的衰减，仍保持较好的结构功能，电磁屏蔽性能显著提升至60dB以上最高可超过80dB，可满足目前电磁屏蔽领域的应用需求。
应当指出，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
将功能层薄膜浸润到改性的树脂基体中，得到功能层预浸料；
将得到的功能层预浸料与纤维预浸料叠层铺设，得到复合叠层预浸料；
将得到的复合叠层预浸料进行热压处理，即得。
2.根据权利要求1所述的应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，其特征在于，所述功能层薄膜包括石墨烯膜、碳纳米管薄膜、石墨膜、金属箔/网中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性的树脂基体包括以下组分：树脂基体、改性剂和助剂。
4.根据权利要求3所述的应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性剂与助剂的重量比为(30～60)：(5～20)。
5.根据权利要求3所述的应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，其特征在于，所述树脂基体包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马树脂、聚醚醚酮树脂等的至少一种。
6.根据权利要求4所述的应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性剂包括导电炭黑、石墨烯、多壁碳纳米管、银纳米线中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，其特征在于，所述助剂包括聚乙烯醇、甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，其特征在于，所述纤维预浸料包括单向碳纤维预浸料或双向编织碳纤维布制成的预浸料。
9.根据权利要求1所述的应用于电磁屏蔽的复合材料的制备方法，其特征在于，所述热压处理包括低温固化和高温固化，所述低温固化的条件为温度100～140℃，固化时间为0.5～1h；所述高温固化的条件为温度160～220℃，固化时间为0.5～2h。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的应用于电磁屏蔽的复合材料，其特征在于，包括碳纤维预浸料、功能化树脂层以及功能层，所述功能层位于相邻的两层碳纤维预浸料之间，所述功能层的上下表层分别设有功能化树脂层，所述功能层通过所述功能化树脂层与所述碳纤维预浸料结合。
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