短碳纤维表面化学镀镍及其复合材料屏蔽性能研究

摘要

由于碳纤维具有来源广、质量轻、力学、热学、电学性能优异及抗环境能力强等优点，它在电磁防护领域受到越来越多的关注。与此同时，由于对电子产品的轻质化要求，碳纤维增强复合材料已经逐步取代金属材料，在电磁防护领域中应用广泛，它的生产和应用对我国的国防事业乃至国民经济都有着举足轻重的作用。
　　本文介绍了碳纤维及镀镍碳纤维填充硅橡胶功能性复合材料的性能及其在电磁屏蔽领域的发展背景、国内外研究进展、存在的问题及应用方向.
　　本文运用碱性化学镀镍对碳纤维进行表面金属化处理，对各个关键步骤进行了详细探讨。采用单因素法研究了去胶方式、粗化时间和施镀时间对镀层的影响。采用正交试验法，对化学镀镍的配方和工艺进行优化，获得了较好的镀液配方和工艺参数。系统的设计并研究了在碳纤维表面化学镀镍的工艺方法，得到了具有一定厚度且性能较高的金属镀层。结合冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和宽带电阻测试仪法对碳纤维镀镍后的表层厚度、微观形貌、成份及其晶形进行了测试和表征。测试结果表明:镀层与碳纤维基体结合紧密，磷含量满足要求，而且金属以纳米颗粒的形式在碳纤维表面均匀沉积形成晶态镀层。通过比较镀镍碳纤维的电阻，证明短碳纤维经表面金属化后电阻可以降低数倍乃至数十倍，导电性能得到很大提高。
　　本文叙述了在硅橡胶中加入镀镍碳纤维填料制备电磁屏蔽复合材料的具体过程。采用万能材料试验机和屏蔽室法对制备的复合材料的性能进行测试。通过数据分析表明:复合材料的导电性、拉伸性能、压缩性能及屏蔽效能(在测试频段10 MHz-1GHz内达到75-80dB)相比原硅橡胶都得到了显著的提高。添加金属化碳纤维制备电磁防护型复合材料已成为电磁兼容领域的主要发展方向之一。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 碳纤维简介

1．1．1 碳纤维表面结构

1．1．2 碳纤维的应用

1．2 碳纤维化学镀镍研究进展

1．2．1 化学镀镍碳纤维的发展史

1．2．2 化学镀镍碳纤维的研究进展

1．3 化学镀镍电磁屏蔽复合材料综述

1．3．1 化学镀镍电磁屏蔽复合材料的研究进展

1．3．2 化学镀镍电磁屏蔽复合材料的发展前景

1．3．3 电磁屏蔽复合材料的屏蔽性能研究

1．4 导电硅橡胶屏蔽复合材料

1．5 本文研究内容及意义

1．5．1 本文研究内容

1．5．2 意义

第二章 碳纤维化学镀预处理技术的研究

2．1 概述

2．2 实验材料的选择

2．3 短碳纤维的预处理实验

2．3．1 去胶

2．3．2 除油

2．3．3 粗化

2．3．4 中和

2．3．5 敏化

2．3．6 活化

2．3．7 还原

2．3．8 解胶

2．4 本章小结

第三章 短碳纤维表面化学镀镍施镀工艺的研究

3．1 概述

3．2 碳纤维化学镀镍的选择

3．3 实验材料的选择

3．4 化学镀液配方的正交优化

3．4．1 正交实验设计

3．4．2 结果分析

3．5 施镀工艺的的单因素分析

3．5．1 探索镀液pH值对镀层中磷含量和性能的影响

3．5．2 施镀时间对镀镍碳纤维的影响

3．6 实验结果与分析

3．6．1 最佳镀镍碳纤维的微观形貌、表面成分及晶态分析微观形貌分析

3．6．2 XRD结果分析

3．7 本章小结

第四章 短碳纤维复合材料的制备与性能分析

4．1 实验原料和药品

4．2 硅橡胶／镀镍碳纤维导电复合材料的制备工艺

4．3 复合材料的性能测试

4．3．1 电性能测试

4．3．2 力学性能测试

4．3．3 电磁屏蔽性能测试

4．4 本章小结

第五章 全文结论

参考文献

致谢

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