Cfrc薄板制備過(guò)程中碳纖維的均勻分散方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及CFRC薄板制備領(lǐng)域，具體涉及一種CFRC薄板制備過(guò)程中碳纖維的均勻分散方法，可用于該類(lèi)復(fù)合材料電磁屏蔽性能的測(cè)試。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料是新發(fā)展起來(lái)的一種新型功能材料，它綜合了碳纖維的高溫性能、高強(qiáng)性能、導(dǎo)電性能和水泥基復(fù)合材料優(yōu)良的抗壓性能，是一種輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料，其優(yōu)越的抗電磁波輻射性能進(jìn)一步擴(kuò)大了水泥這種最普通的建筑材料的應(yīng)用范圍，是材料工作者注重的一個(gè)焦點(diǎn)。日本已將其應(yīng)用于高層建筑，德國(guó)已將其應(yīng)用于橋梁建設(shè)，美國(guó)已將其應(yīng)用于防電磁輻射領(lǐng)域，我國(guó)對(duì)這類(lèi)新興功能材料的研究也倍感興趣。然而，碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料制備過(guò)程中最棘手的是:碳纖維容易集束成團(tuán)，且表面表現(xiàn)疏水性，很難均勻分散到水泥基體中。美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的研究者采用各種碳纖維表面處理技術(shù)，如硅烷處理，選擇甲基纖維素或羧甲基纖維素，來(lái)實(shí)現(xiàn)碳纖維在水溶液和在水泥基體中的均勻分散，取得了良好的效果。但碳纖維表面處理工藝復(fù)雜，處理時(shí)間不易控制，成本高;此夕卜，盡管選擇了上述兩種分散劑來(lái)促進(jìn)碳纖維的分散，但分散劑的用量較大，會(huì)影響所得CFRC試件的力學(xué)性能和電學(xué)性能，有很大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服制備CFRC復(fù)合材料過(guò)程中碳纖維難以分散的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)易方便、易操作的碳纖維分散方法，可根據(jù)需要制備出不同尺寸大小和形狀的CFRC復(fù)合材料制件。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0005]CFRC薄板制備過(guò)程中碳纖維的均勻分散方法，包括如下步驟:
[0006]S1、將短碳纖維置于500mL燒杯內(nèi)，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的3/5的水后，置于超聲儀上，38?44 °C超聲振蕩15min，得碳纖維分散系A(chǔ);
[0007]S2、在所得碳纖維分散系A(chǔ)中加入稱(chēng)量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1.66%?1.78% ；
[0008]S3、用膠頭滴管向步驟S2所得的溶液中滴加2滴磷酸三丁酯消泡劑，超聲振蕩lOmin，得碳纖維分散系B;
[0009]S4、將稱(chēng)量好的干料倒入JJ-5型水泥膠砂攪拌鍋內(nèi)，慢速攪拌Imin，使其混合均勻，；
[0010]S5、將步驟S3所得碳纖維分散系B倒入步驟S4所得的攪拌鍋內(nèi)，快速攪拌2min，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的2/5的水，繼續(xù)攪拌2min，得混合物，此時(shí)，混合物呈膠著狀；
[0011]S6、將所得混合物倒入16Omm X 16Omm X I Omm的鋼質(zhì)油模內(nèi)，油模一連兩個(gè)，中間用隔板岔開(kāi)，抹子抹平，置于振動(dòng)臺(tái)上自動(dòng)振動(dòng)60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)，24h后脫模，繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)溫度20 ± 1°C，濕度2 92%。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟SI的超聲儀的功率為250KW。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟SI所得的碳纖維分散系A(chǔ)的PH=7。
[0014]優(yōu)選地，所述干料包括但不限于水泥、砂子、硅粉、減水劑。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]借助于超聲波的預(yù)分散和羥乙基纖維素表面活性劑的表面張力作用，不需要高溫、高壓等苛刻條件，在常況下即可實(shí)現(xiàn)碳纖維的均勻分散，制備出勻質(zhì)的CFRC薄板試件，適用于各種電磁屏蔽材料的制備，成本低，費(fèi)時(shí)少，簡(jiǎn)單方便，實(shí)用可行。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]實(shí)施例1
[0019]S1、將短碳纖維置于500mL燒杯內(nèi)，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的3/5的水后，置于功率為250KW的超聲儀上，38°C超聲振蕩15min，得碳纖維分散系A(chǔ)，所得的碳纖維分散系A(chǔ)的PH=7;
[0020]S2、在所得碳纖維分散系A(chǔ)中加入稱(chēng)量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1.66% ；
[0021]S3、用膠頭滴管向步驟S2所得的溶液中滴加2滴磷酸三丁酯消泡劑，超聲振蕩lOmin，得碳纖維分散系B;
[0022]S4、將稱(chēng)量好的水泥、砂子、硅粉、減水劑等干料倒入JJ-5型水泥膠砂攪拌鍋內(nèi)，慢速攪拌Imin，使其混合均勻，；
[0023]S5、將步驟S3所得碳纖維分散系B倒入步驟S4所得的攪拌鍋內(nèi)，快速攪拌2min，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的2/5的水，繼續(xù)攪拌2min，得混合物;此時(shí)，混合物呈膠著狀；
[0024]S6、將所得混合物倒入160mmX 160mmX 1mm的鋼質(zhì)油模內(nèi)，油模一連兩個(gè)，中間用隔板岔開(kāi)，抹子抹平，置于振動(dòng)臺(tái)上自動(dòng)振動(dòng)60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)，24h后脫模，繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)溫度19 °C，濕度2 92 %。
[0025]實(shí)施例2
[0026]S1、將短碳纖維置于500mL燒杯內(nèi)，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的3/5的水后，置于功率為250KW的超聲儀上，44 °C超聲振蕩15min，得碳纖維分散系A(chǔ)，所得的碳纖維分散系A(chǔ)的PH=7;
[0027]S2、在所得碳纖維分散系A(chǔ)中加入稱(chēng)量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1.78% ；
[0028]S3、用膠頭滴管向步驟S2所得的溶液中滴加2滴磷酸三丁酯消泡劑，超聲振蕩lOmin，得碳纖維分散系B;
[0029]S4、將稱(chēng)量好的水泥、砂子、硅粉、減水劑等干料倒入JJ-5型水泥膠砂攪拌鍋內(nèi)，慢速攪拌Imin，使其混合均勻，；
[0030]S5、將步驟S3所得碳纖維分散系B倒入步驟S4所得的攪拌鍋內(nèi)，快速攪拌2min，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的2/5的水，繼續(xù)攪拌2min，得混合物;此時(shí)，混合物呈膠著狀；
[0031 ] S6、將所得混合物倒入160mmX 160mmX 1mm的鋼質(zhì)油模內(nèi)，油模一連兩個(gè)，中間用隔板岔開(kāi)，抹子抹平，置于振動(dòng)臺(tái)上自動(dòng)振動(dòng)60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)，24h后脫模，繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)溫度21°C，濕度2 92%。
[0032]實(shí)施例3
[0033]S1、將短碳纖維置于500mL燒杯內(nèi)，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的3/5的水后，置于功率為250KW的超聲儀上，41°C超聲振蕩15min，得碳纖維分散系A(chǔ)，所得的碳纖維分散系A(chǔ)的PH=7;
[0034]S2、在所得碳纖維分散系A(chǔ)中加入稱(chēng)量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1.72%;
[0035]S3、用膠頭滴管向步驟S2所得的溶液中滴加2滴磷酸三丁酯消泡劑，超聲振蕩lOmin，得碳纖維分散系B;
[0036]S4、將稱(chēng)量好的水泥、砂子、硅粉、減水劑等干料倒入JJ-5型水泥膠砂攪拌鍋內(nèi)，慢速攪拌Imin，使其混合均勻，；
[0037]S5、將步驟S3所得碳纖維分散系B倒入步驟S4所得的攪拌鍋內(nèi)，快速攪拌2min，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的2/5的水，繼續(xù)攪拌2min，得混合物;此時(shí)，混合物呈膠著狀；
[OO38 ] S6、將所得混合物倒入16Omm X 16Omm X I Omm的鋼質(zhì)油模內(nèi)，油模一連兩個(gè)，中間用隔板岔開(kāi)，抹子抹平，置于振動(dòng)臺(tái)上自動(dòng)振動(dòng)60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)，24h后脫模，繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)溫度200C，濕度2 92%。
[0039]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.CFRC薄板制備過(guò)程中碳纖維的均勻分散方法，其特征包括如下步驟: 51、將短碳纖維置于500mL燒杯內(nèi)，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的3/5的水后，置于超聲儀上，38?44 °C超聲振蕩15min，得碳纖維分散系A(chǔ); 52、在所得碳纖維分散系A(chǔ)中加入稱(chēng)量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在 1.66%?1.78% ； 53、用膠頭滴管向步驟S2所得的溶液中滴加2滴磷酸三丁酯消泡劑，超聲振蕩1min，得碳纖維分散系B; 54、將稱(chēng)量好的干料倒入JJ-5型水泥膠砂攪拌鍋內(nèi)，慢速攪拌lmin，使其混合均勻，； 55、將步驟S3所得碳纖維分散系B倒入步驟S4所得的攪拌鍋內(nèi)，快速攪拌2min，加入制備CFRC復(fù)合材料所需總用水量的2/5的水，繼續(xù)攪拌2min，得混合物； 56、將所得混合物倒入160_X160_X 1mm的鋼質(zhì)油模內(nèi)，油模一連兩個(gè)，中間用隔板岔開(kāi)，抹子抹平，置于振動(dòng)臺(tái)上自動(dòng)振動(dòng)60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)，24h后脫模，繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)溫度20 ± 1°C，濕度2 92%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CFRC薄板制備過(guò)程中碳纖維的均勻分散方法，其特征在于，所述步驟SI的超聲儀的功率為250KW。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CFRC薄板制備過(guò)程中碳纖維的均勻分散方法，其特征在于，所述步驟SI所得的碳纖維分散系A(chǔ)的PH=7。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CFRC薄板制備過(guò)程中碳纖維的均勻分散方法，其特征在于，所述干料包括但不限于水泥、砂子、硅粉、減水劑。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種CFRC薄板制備過(guò)程中碳纖維的均勻分散方法，采用超聲波預(yù)分散技術(shù)，利用羥乙基纖維素，在溫度為38～43℃、pH＝7、羥乙基纖維素分散劑水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.66％～1.78％的條件下，實(shí)現(xiàn)了碳纖維在水溶液中的均勻分散；并選擇合適的攪拌工藝和合理的加料順序，實(shí)現(xiàn)了碳纖維在水泥基體中的均勻分散，最終制備出用于電磁屏蔽性能測(cè)試的勻質(zhì)CFRC薄板試件，不需要高溫、高壓等苛刻條件，在常況下即可實(shí)現(xiàn)碳纖維的均勻分散，適用于各種電磁屏蔽材料的制備，成本低，費(fèi)時(shí)少，簡(jiǎn)單方便，實(shí)用可行。
【IPC分類(lèi)】C04B28/00, C04B14/38, B28C5/40
【公開(kāi)號(hào)】CN105710969
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610074770
【發(fā)明人】王闖, 何文敏, 彭磊, 李炳良, 趙麗萍, 安寧
【申請(qǐng)人】陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院