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碳纤维持续镀镍出产工艺及其屏障复合资料

好文章来由:写出义务法导出:补办员人气排名榜:颁发时候:2016-09-09【

 择要:为了进步碳纤维镀镍工艺的出产效力和对添补复合型电磁屏障资料的开辟,利用自行研发的碳纤维(CF)持续电镀镍出产装备出产镀镍碳纤维(Ni-CF),并制备了镀镍碳纤维加强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合资料(Ni-CF/ABS),研讨了偶联剂对复合资料力学机能的影响,和纤维金属化及纤维含量对复合资料电磁屏障机能的影响。成果标明,偶联剂使复合资料具有更好的力学机能,拉伸和曲折强度别离到达41MPa和61.4MPa。纤维品德分数为12%时,复合资料到达最好的电磁屏障效力。

关头词:碳纤维;电镀;复合资料;力学机能;电磁屏障

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中图分类号:TB332 文献标记码:A 内容来自123456

文章编号:1000-3851(2010)05-0019-05

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跟着迷信手艺的成长♔和都会生齿的敏捷增添,汽车、电子、通讯、计较机及电气装备等大批进入家庭,出产和糊口中的电子电气举措措施愈来愈多,形成的电磁波辐射正以每一年7%~14%的速率递增,电磁波引发的电磁搅扰(EMI)题目日趋严峻。 copyright 123456

是以,若何削减电磁辐射强度,避免电磁辐射净化,掩护环境,掩护人体安康,已火急地提到议事日程。电磁屏障资料的研发已成为人们存眷的首要课题。金属资料是抱负的防电磁波辐射的资料,也是今朝利用较为普遍的电磁屏障资料。新型电磁屏障资料的研讨正向着高屏障效力、低密度的标的目的成长,用大批塑料取代金属资料成为古代资料的成长趋向。碳纤维强度高、品德轻,并且具有较高的导电机能,可间接用于制备轻质屏障资料,但其导电性不迭响应的金属资料。镀金属碳纤维不只具有碳纤维的高强度,并且有近似金属的导电性,是古代高机能屏障资料的抱负增添体。

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本研讨组后期曾接纳溶液混料法制备了Ni-CF/ABS电磁屏障资料,在30~1200MHz频次规模内,其电磁屏障效力到达83dB[8]。可是溶液混料法步骤烦琐,只规模于尝试室内研讨利用,较难利用于现实出产。本文中研讨接纳单螺杆挤出工艺毗连主动造粒装备制备Ni-CF/🔜ABS电磁屏障复合资料。该工艺制备本钱较低,能完成规模主动化出产,能够或许填补国际火急须要的工艺简略、价钱适中、电磁屏障效力良好的碳纤维复合资料的空白。 ꦰcopyright 123456

本文作者起首对碳纤维外表金属化,而后接纳单螺杆挤出工艺制备Ni-CF/ABS复合资料,并对复合资料的力学机能和电磁屏障机能的影响身分停止研讨,为设想高机能碳纤维电磁屏障资料供给按照。尝试成果显现,Ni-CF/ABS复合꧅资料具有良好的力学机能和凸起的电磁屏障ꦆ机能,是一种具有很好成长远景的电磁屏障资料。 copyright 123456

1 尝试局部 copyright 123456

1.1 原资料

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尝试用碳纤维为吉林碳素厂供给的T300型碳纤维,密度为1.75g/cm3,直径为6~8μm,每丝束纤维含12000根单丝;电镀用试剂为阐发纯,由天津江天化工手艺无限公司供给;ABS由北京燕山石化无限公司供给;钛酸酯由安徽泰昌化工无限公司供给。

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1.2 碳纤维的电镀与外表处置 本篇文章产自123

将硫酸镍、硼酸等化学试剂按照必然比例配制成溶液,在恰当温度下对碳纤维停止电镀。将电镀好的镀镍碳纤维(Ni-CF)用大批净水频频冲刷,枯燥后停止外表处置;以后将Ni-CF放入混和溶液中浸泡30min,烘干。

本文来自123

1.3 复合资料制备 123,123

将各类增添剂以必然比例与ABS充实夹杂。接纳单螺杆挤出法将夹杂后的ABS包覆在Ni-CF外表。单螺杆挤出法行将混和洽的ABS粒料从主料口插手,Ni-CF从侧加料口插手,挤出温度220~260℃♛,包覆好的质料从出料口挤出。将包覆好的质料切成长度恰当的粒料,而后将粒料注塑成型加工成规范试样。复合资料中碳纤维的品德分数(Wf)别离为9%、12%、15%,复合资料样品厚度为2mm。 123456

1.4 机能测试 此文原于123

接纳SEM对碳纤维电镀前后的描摹停止察看;接纳光学显微镜对资料镀层厚度停止察看;曲折机能参照GB/T9341-2000,接纳CSS-44001电子全能尝试机测试;电磁屏障效力参照QJ2809-96,由中国计量迷🧜信研讨院测定。测试环境条件:温度为22.5℃;湿度为45%(RH);测试频次规模为30~1200MHz。 论文出自于123

2 成果与阐发 内容来自123456

2.1 碳纤维持续电镀镍出产工艺研讨 游戏内容来123456

本研讨起首对碳纤维停止外表电镀镍处置,电镀镍工艺接纳自行研制的持续电镀出产装备。图1为搜集的电镀后碳纤维微观照片。从图1能够或许看出,M电镀后的碳纤维外表呈雪红色,有金属光芒。电镀出产装备的装配表现图如图2所示。

内容来自123456

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2

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2.2 电镀前后碳纤维描摹

本文来自123

图3为碳纤维电镀前后的SEM照片。对照图3(a)和3(b)可知,电镀后碳纤维外表镀镍层平均、持续,同时镀镍层外表粗拙,有益于进步碳纤维与ABS之间的界面连系。图4为镀镍碳纤维镶嵌试样的横截面光学显微镜照片。镀层厚度平均,颠末尺寸标定计较镀层厚度约为1.5μm。

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3 选文发源123

  123,123

2.3 外表处置对力学机能的影响 123,123

界面是复合资料的首要构成局部,起着毗连加强资料与基🅠体的桥梁感化,是外加载荷从基体向加强资料通报的纽带,对复合资料的微观机能起着极其首要的感化[9-10]。钛酸酯是一种经常利用的、有用的偶联剂和外表处置剂,能够或许进步纤维与基体间的界面连系强度,优化复合资料的微观机能[11-13]。是以,本尝试接纳钛酸酯作为偶联剂对纤维停止外表处置,并与未利用偶联剂的复合资料的力学机能停止对照。 123,123

图5(a)是未镀镍碳纤维(CF)和不利用和利用偶联剂处置的镀镍碳纤维(Ni-CF)别离与ABS复合制得的复合💫资料(别离简写为CF/ABꦦS、Ni-CF/ABS、Ni-CF-T/ABS)的拉伸强度和拉伸模量(碳纤维品德分数为12%)。从图5(a)能够或许看出,经钛酸酯偶联剂处置过的Ni-CF-T/ABS的拉伸强度和拉伸模量均比其余2种复合资料高,别离为41MPa和7GPa。CF/ABS和Ni-CF/ABS的拉伸强度相差未几,为27MPa摆布;拉伸模量别离为6GPa和6.5GPa。Ni-CF/ABS的拉伸机能略高于CF/ABS。 copyright 123456

图5(b)是CF/ABS、Ni-CF/ABS及Ni-CF-T/ABS的曲折强度和曲折模量。由图5(b)能够或许看出,Ni-CF-T/ABS的曲折强度和曲折模量最高,别离为61.4MPa和4.8GPa。CF/ABS的曲折强度和曲折模量最低,别离为45MPa和3.2GPa。Ni-CF/ABS的曲折强度和曲折模量介于前两者之间,为54.6MPa和4GPa。

123,123

4 copyright 123456

由上述拉伸和曲折机能的测试成果能够或许看出,碳纤维与ABS复合资料的力学机能最低,镀镍🦩碳纤维复合资料居中,经钛酸酯处置后的镀镍碳纤维复合资料力学机能最高,拉伸强度和曲折强度别离比处置前进步了52%和12.5%。能够或许的缘由以下:其一,因为单根碳纤维直径很小,彼此之间存在较大的静电吸附力,影响注塑工艺中纤维的分离,致使碳纤维复合资料的全体力学机能较低。镀镍碳纤维因为每根纤维外表包覆有金属,丝束外部纤维间静电吸附力削弱,在一样的注塑条件下,镀镍碳纤ꦿ维分离环境较着好过未镀镍碳纤维。其二,复合资料制备进程中单螺杆等装备对纤维具有必然的毁伤,致使纤维强度遭到必然的影响。纤维镀镍后,金属镍层对纤维具有必然的掩护感化,削弱纤维的毁伤,是以镀镍碳纤维复合资料力学机能优于未镀镍碳纤维复合资料。钛酸酯偶联剂是一种纤维外表处置剂,偶联处置有助于纤维在基体中的分离,并且进步复合资料的平均性及界面连系力,使该复合资料具有最高的力学机能。是以下文的研讨中均利用钛酸酯偶联剂对镀镍碳纤维停止处置。 123456

2.4 纤维金属化对电磁屏障机能的影响 123456

按照Schelkunoff电磁屏障实际,资料的电磁屏障效力SE由接收消耗A、反射消耗R和外部反射消耗B构成。当A大于10dB时,B能够或许疏忽,则屏障效力是A和R之和,用公式表现为:

内容来自123456

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此中:μr为资料绝对铜的磁导率;σr为资料绝对铜的电导率;f为电磁波的频次;t为资料厚度。是以,当资料厚度t和入射电磁波频次f必然时,资料的电磁屏障效力首要与σr和μr有关。纤维外表金属化后,σr和μr值增大,复合♐资料屏障效力增添。图6是复合资料在30~1200MHz频次规模内的电磁屏障效力曲线。由图6能够或许看出,Wf=12%时,CF/ABS的屏障值在50dB摆布,而Ni-CF-T/ABS的屏障值均在73dB以上,最高可达114dB。在500~1000MHz规模内,碳纤维镀镍对电磁屏障机能的加强感化尤其较着,屏障值进步60dB。可见,纤维外表金属化可较着进步资料的电磁屏障机能。同时,110d🔴B的屏障值跨越外洋同类产物。 123,123

6 游戏内容是来自于123456

2.5 纤维含量对电磁屏障机能的影响 123456

纤维含量岂但对复合资料的力学机能有影响,并且对复合资料的导电机能和电磁屏障机能也有很大影响。为了降落复合资料的本钱,在知足电磁屏障效力的条件下应尽能够或许降落碳纤维的用量,是以,研讨碳纤维的含量对复合资料电磁屏障效力的影响具有首要意思。由图6能够或许看出,当纤维品德分数为9%时,复合资料的屏障值为40~50dB;纤维品德分数为15%时,屏障值为50~60dB;而当纤维品德分数为12%时,屏障值均在73dB以上,最高到达114dB。资料的屏障机能受纤维含量及纤维分离水平等身分影响。纤维含量越高,资料的导电机能越好,资料的屏障机能也就越高。可是,当纤维含量高于必然数值时,纤维将很难在基体中平均分离,纤维在基体中得不到平均分离会引发资料的导电机能降落,进而降落资料的电磁屏障机能。在现有尝试装备及成型条件下,纤维品德分数高于12%时,纤维在基体平分离坚苦,是以复合资料在纤维品德分数为12%时屏障机能到达最高。

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3 论断 此文位于123

(1)自行研制了碳纤维持续电镀镍出产线,由该出产线出产的镀镍碳纤维外表镀层持续平均,厚度可控。 本文来自123

(2)由钛酸酯偶联剂处置过的纤维♕所制备的复合资料的拉伸、曲✱折机能较着进步,拉伸和曲折强度别离到达41MPa和61.4MPa,别离比处置前进步了52%和12.5%。 方面来自于123456

(3)纤维外表金属化能够或许进步纤维加强ABS复合资料的电磁屏障机能,在500~1000MHz规模内复合资料电磁屏障效力值最高。

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(4)纤维含量对复合资料的屏障机能有很大影响。当纤维品德分数为12%时,复合资料屏障效力最好。

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来历:慧聪网

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