[发明专利]一种碳纤维基材用电磁屏蔽阻燃材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种碳纤维基材用电磁屏蔽阻燃材料及其制备方法与应用。其材料包括20‑50份水性阻燃高分子粘合剂、5‑20份金属粉末导电填料、8‑40份大分子膨胀型阻燃剂、4‑10份含磷氮卤的离子液体、0.5‑2.5份催化成炭剂、0.5‑5.0份复合抗氧剂、0.5‑5份抗菌防霉剂、0.5‑5.0份阻燃交联剂、0.3‑3.0份润湿剂、0.3‑3.0份分散剂、0.3‑3.0份流平剂、0.2‑2.0份消泡剂、0.3‑3.0份增稠剂。本发明在应用于碳纤维基材后，在其表面形成牢度耐久的保护层，可以保护碳纤维基材免受细菌霉菌侵袭，能够经受环境变化，耐高低温、耐湿热烟雾，而且，安全环保，喷涂或涂层形成的保护层，表面电阻低，屏蔽效能高，阻燃效果好，在遇到高温火焰时，本发明产品能够迅速膨胀成炭，隔热隔氧，保护碳纤维基材免受破坏。

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽材料，尤其涉及电磁屏蔽阻燃材料及其制备方法与应用。

背景技术

众所周知，电磁波污染己成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。探索高效的电磁屏蔽材料，防止电磁波污染以保护环境和人体的健康,防止电磁波泄漏以保障信息安全，已经成为重要的研究方向。

电磁屏蔽材料(EMI)产品种类繁多，在服装、医疗、建筑、电子、电器、通讯、、船舶、军工、安防等行业都有广泛应用。

尤其是在军事军工、保密通讯领域，随着新型雷达和探测器的问世，军事武器、装备以及突防能力等都面临着巨大的威胁。电磁屏蔽材料能够保护军事机密，改善武器装备的电磁兼容性能，并且能够改善电磁辐射、电磁泄露所造成的环境污染，在微波暗室，微波通讯信息，电磁防护等民用领域也得到广泛应用。

电磁屏蔽即利用屏蔽材料阻隔或衰减被屏蔽区域与外界的电磁能量传播。电磁屏蔽的原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用，其与屏蔽结构表面和屏蔽体内部感生的电荷、电流与极化现象密切相关。按其原理分为电场屏蔽(静电屏蔽和交变电场屏蔽)、磁场屏蔽(低频磁场和高频磁场屏蔽)和电磁场屏蔽(电磁波的屏蔽)。

按照屏蔽作用原理，屏蔽体对屏蔽效能的贡献分为三部分：

(1)屏蔽体表面因阻抗失配引起的反射损耗；

(2)电磁波在屏蔽材料内部传输时，电磁能量被吸收引起传输损耗或吸收损耗；

(3)电磁波在屏蔽材料内壁面之间多次反射引起的能量损耗。影响材料屏蔽效能的三个基本因素是：材料的电导率、磁导率及材料厚度。电磁屏蔽体的屏蔽效能与结构、形状、气密性等也有关，对具体问题，还需要考虑被屏蔽的电磁波频率、场源性质等。

另外方面，目前，在航空、航天、船舶、军工领域，作为明星材料之一的碳纤维也获得了广泛应用。碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维所组成，直径大约5至8微米。在原子层面的碳纤维跟石墨很相近，是由一层层以六角型排列的碳原子所构成。两者差别在于层与层之间的连结。石墨是晶体结构，它的层间连结松散，而碳纤维不是晶体结构，层间连结是不规则的。这样便防止滑移增强物质强度。

碳纤维本身具有一定的阻燃性、导热性、导电性，不过，碳纤维—般不单独用，而是与其它材料一起复合使用，环氧树脂基碳纤维复合材料的使用量是目前全球较为广泛的。但是，碳纤维基材的电磁屏蔽性能往往不够理想，而且，阻燃性能也难以达标，甚至，因为碳纤维基材着火而形成事故。

改善碳纤维基材的电磁屏蔽性能、阻燃性能，成为人们关注的重要课题。