耐辐照和电磁屏蔽的树脂基复合片材及其制备方法和应用与流程

本发明属于树脂基复合材料，具体涉及一种耐辐照和电磁屏蔽的树脂基复合片材及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚醚醚酮（peek）因其优异的机械强度等物理特性以及耐酸碱、耐水解等化学稳定性，成为了一种很有前途的复合材料热塑性树脂基体。由于其稳定的化学结构，peek也具有一定的抗辐射能力，但其抗辐射性能较差。玻璃纤维因其存在无机金属氧化物成分，且结构较为紧密，纤维之间的交织排列形成了一定的屏障，对于一定能量范围的辐射有一定的吸收和阻挡作用。因此，玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在抗辐射领域得到了广泛应用。然而peek树脂基复合材料的耐辐照能力和电磁屏蔽能力依然较弱，在特殊情况下，其耐辐照性能和电磁屏蔽性能仍达不到要求。为进一步提高peek树脂基复合材料的耐辐照能力和电磁屏蔽能力，通常以共混的形式引入氧化硅、氧化铋、铁氧体等具有耐辐照和电磁屏蔽能力的粉体材料中的一种或多种。然后上述方法获得的复合材料中具有耐辐照和电磁屏蔽能力的粉体存在分散不均以及不连续的问题，从而导致复合材料的耐辐照和电磁屏蔽能力依然有待提高。本发明通过化学液相共沉积法将纳米级fe3o4沉积在玻璃纤维上，利用硅烷偶联剂水解反应改善超细硫酸钡在树脂基体中分散性差的问题，采用泥浆浸渍法和热压成型法制备了一种具有防辐射性能以及电磁屏蔽性能的peek树脂基复合片材。实现了peek材料在如核动力航母，核动力潜艇、核电站机组以及无人机等隐身技术中的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提升聚醚醚酮树脂基体耐辐照和电磁屏蔽能力，而提供了一种耐辐照和电磁屏蔽的树脂基复合片材及其制备方法和应用。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的目的之一在于提供一种耐辐照和电磁屏蔽树脂基复合片材的制备方法，所述方法按以下步骤进行：

4、s1：将玻璃纤维放入混酸溶液中进行表面预处理，随后于硅烷偶联剂的水溶液中超声浸渍，洗涤干燥，得到改性玻璃纤维；

5、s2：将改性玻璃纤维置于含有fe3o4的牛血清白蛋白水溶液中电泳沉积，无水乙醇洗涤干燥，得到fe3o4修饰玻璃纤维；

6、s3：将50~90份聚醚醚酮粉末、5~10份超细硫酸钡、1~3份硅烷偶联剂和1~3份辅助填料放入混料机中混匀，加水搅拌，获得泥浆；

7、s4：将泥浆与fe3o4修饰玻璃纤维浸渍挤出，获得peek复合玻璃纤维预浸带，最后通过热压法制得复合片材。

8、进一步限定，s1中表面预处理：在混酸溶液中，于40~70℃下超声处理1~3h，混酸溶液由浓硝酸和浓硫酸按1~2：1的体积比组成。

9、进一步限定，s1中硅烷偶联剂的水溶液体积浓度为5~15%，超声浸渍10~30min。

10、进一步限定，s1中玻璃纤维的平均直径为7~10μm。

11、进一步限定，s1中浸泡10~30min。

12、进一步限定，s2中含有fe3o4的牛血清白蛋白水溶液中牛血清白蛋白的浓度为0.03~0.05g/ml，fe3o4的浓度为0.1~0.25g/ml，电泳沉积10~30min。

13、进一步限定，s2中fe3o4含-cooh，目数为800~3000目。

14、进一步限定，s3中聚醚醚酮粉末目数为800~1000目，密度为1.3 g/cm3，熔融指数为5~120 g/10min，超细硫酸钡目数为800~3000目。

15、进一步限定，s3所得泥浆的体积浓度为10~30%。

16、进一步限定，s3中辅助填料包括酯化反应催化剂和润滑剂中的至少一种。

17、更进一步限定，酯化反应催化剂由4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺组成，润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、n，n’-亚乙基双硬脂酸酰胺中的至少一种。

18、进一步限定，s4中所述泥浆中的聚醚醚酮与fe3o4修饰玻璃纤维的质量比为50~90：5~40。

19、本发明的目的之二在于提供一种按上述方法制得的耐辐照和电磁屏蔽的树脂基复合片材。

20、本发明的目的之三在于提供一种按上述方法制得的耐辐照和电磁屏蔽的树脂基复合片材在耐辐照和电磁屏蔽领域中的应用。

21、本发明与现有技术相比具有的优点：

22、本发明通过化学液相共沉积法在玻璃纤维上沉积纳米级四氧化三铁，与此同时通过添加超细硫酸钡以及采用泥浆浸渍法协同提高peek材料的电磁屏蔽性能和抗γ射线辐照性能，最大屏蔽效能达67db，其γ辐照剂量与纯peek树脂基体相比提升了1.76倍，综合性能优异，实现了peek材料在如核动力航母，核动力潜艇核电站机组以及无人机等隐身技术中的应用。

技术特征：

1.一种耐辐照和电磁屏蔽的树脂基复合片材的制备方法，其特征在于，所述方法：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中表面预处理：在混酸溶液中，于40~70℃下超声处理1~3h，混酸溶液由浓硝酸和浓硫酸按1~2：1的体积比组成。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中硅烷偶联剂的水溶液体积浓度为5~15%，超声浸渍10~30min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2中含有fe3o4的牛血清白蛋白水溶液中牛血清白蛋白的浓度为0.03~0.05g/ml，fe3o4的浓度为0.1~0.25g/ml，电泳沉积10~30min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s3中辅助填料包括酯化反应催化剂和润滑剂中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，酯化反应催化剂由4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺组成，润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、n，n’-亚乙基双硬脂酸酰胺中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s3所得泥浆的体积浓度为10~30%。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4中所述泥浆中的聚醚醚酮与fe3o4修饰玻璃纤维的质量比为50~90：5~40。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的方法制得的耐辐照和电磁屏蔽的树脂基复合片材。

10.一种如权利要求9所述的树脂基复合片材在耐辐照和电磁屏蔽领域中的应用。

技术总结
耐辐照和电磁屏蔽的树脂基复合片材及其制备方法和应用。本发明属于树脂基复合材料技术领域。本发明的目的是为了解决聚醚醚酮树脂基体耐辐照和电磁屏蔽能力差的技术问题。本发明的方法：首先，将玻璃纤维利用混酸溶液和硅烷偶联剂进行表面改性；随后通过电泳沉积使Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;均匀负载到玻璃纤维表面；再将聚醚醚酮粉末、超细硫酸钡以及辅助填料均匀混合并制成原料泥浆；最后利用泥浆法制成预浸料并通过热压成型制备多层结构复合片材。本发明的复合片材与PEEK纯树脂相比，其电磁屏蔽性能和抗γ射线辐照性能获得了明显的提升。实现了PEEK材料在如核动力航母，核动力潜艇、核电站机组以及无人机等隐身技术中的应用。

技术研发人员：慕忠魁
受保护的技术使用者：吉林省聚锋高新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17