[发明专利]一种电阻率宽分布导电复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电阻率宽分布导电复合材料及其制备方法。该材料由短切碳纤维、短切玻璃纤维与热固性树脂基体三者复合而成，该材料的体积电阻率为0.1‑10000Ω·cm。该材料的制备方法是：通过预先调节短切碳纤维与短切玻璃纤维的比例，短切碳纤维的长度以及复合材料中树脂基体的含量来实现复合材料体积电阻率的宽分布，具体包括纤维的配比称量、纤维的分散与混合、混杂纤维与热固性树脂复合成型步骤。本发明方法尤其适合批量大，结构形状较复杂导电复合材料制品的生产，所提供的材料可广泛用于制备电磁屏蔽材料、吸波材料、电热材料、电磁辐射体材料等。

技术领域

本发明涉及功能复合材料领域，特别是一种电阻率宽分布导电复合材料及其制备方法。其具有体积电阻率分布范围宽、轻质高强、耐热耐腐蚀、易成型，加工性能良好等优点。可用于电磁屏蔽材料、吸波材料、电热材料、电磁辐射体等。

背景技术

一般导电材料的体积电阻率都是固定的，不会在很大的范围内变化。例如金属材料、导电高分子材料、碳材料以及半导体材料等。而且一般的导电材料存在明显的不足，例如金属材料不耐腐蚀，密度较大；导电高分子材料力学性能较差；碳材料具有优异的导电性能，但其各方面性能受材料的形态影响较大；半导体材料的导电性受杂质含量的影响极大，同时也受外界条件(如热，光等)的影响很大。本发明中将短切玻璃纤维与短切碳纤维预先分散混合后，再与热固性树脂复合，通过调整体系中短切碳纤维的含量，短切碳纤维的长度以及树脂基体的含量等参数，能够方便灵活地对材料的体积电阻率进行调控。复合材料的体积电阻率可在0.1-10000Ω·cm的范围内分布，这是一般单一材料不能实现的。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其优点是绝缘性好、耐热性强、机械强度高、抗腐蚀性好。当前，玻璃纤维通常以连续纤维纱和纤维织物等形式作为增强材料应用于复合材料中，而短切玻璃纤维的使用则较少。碳纤维是一种由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，其含碳量达到90％以上。碳纤维具有高强度、高模量、低密度等特性，因此其常被作为高强结构材料应用于军用和民用行业。

碳纤维具有良好的导电性，常被作为功能填料运用于各种功能复合材料中。目前将碳纤维与高分子材料或无机非金属材料直接共混制备功能复合材料的实施例很多，将短切玻璃纤维和短切碳纤维混合均匀后作为填料运用在功能复合材料中的实施例未见报道。短切碳纤维具有优良的导电性，理论上少量的添加量就可以达到很好的效果。但是短切碳纤维直接加入到高分子材料或无机非金属材料中却很难实现理论上的效果。由于碳纤维生产过程中的上胶步骤以及团聚效应，因此短切碳纤维在基体中仍是以纤维束出现。短切碳纤维在基体中不能完全分散开，不能相互搭接形成导电网络，因此很难达到预期的效果。而将短切玻璃纤维与短切碳纤维预先分散混合后，短切碳纤维就会在短切玻璃纤维中形成导电网络，短切玻璃纤维则对导电网络起到支撑和稳固作用。将分散好的混杂纤维再与热固性树脂混合制备成复合材料。控制体系中碳纤维含量，碳纤维长度，树脂基体含量等参数，就能实现体积电阻率的宽分布。短切碳纤维和短切玻璃纤维的使用，实现了复合材料的轻质高强。而热固性树脂的使用，在保证强度的同时，大大增加了体系的耐热和耐腐蚀性。同时混杂纤维与树脂基体混合后形成一种易成型的预混料，具有良好的工艺性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种电阻率宽分布导电复合材料及其制备方法。所提供的复合材料的具有轻质高强的特点和0.1-10000Ω·cm体积电阻率；所提供的复合材料的制备方法能够方便灵活地对材料的体积电阻率进行调控。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案：

本发明提供的电阻率宽分布导电复合材料，是由短切碳纤维、短切玻璃纤维与热固性树脂基体三者复合而成，该材料的体积电阻率为0.1-10000Ω·cm。

所用短切碳纤维长度为1-20mm，短切玻璃纤维长度为1-20mm；短切碳纤维与短切玻璃纤维的质量比为1:99-1:1。