CF/ASA电磁屏蔽复合材料的制备及其性能研究

作     者：李成杰 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张宇民

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：碳纤维 ASA聚合树脂 复合材料 电磁屏蔽 力学性能 

摘      要：随着科学技术的飞速进步和电子工业的快速发展,各种智能化、数字化的电子仪器设备日益增多,随之而来的就是电磁辐射污染的现象逐渐增多。因此具有电磁屏蔽能力的填充型复合材料成为了研究热点,如今人们已开始对具有电磁屏蔽性能的复合材料展开深入研究。目前我国对于电磁屏蔽材料的研究仍然落后于发达国家,所以研制新型的电磁屏蔽复合材料具有较大的应用需求和重要的现实意义。传统电磁屏蔽材料,如铁氧体、金属、本质导电聚合物等,由于密度高、带宽窄,无法满足屏蔽需求。本文用CF碳纤维作为导电填料,ASA聚合树脂作为基体通过填料分散符合法进行混合后利用双螺杆热挤压机混炼后模压制备CF/ASA碳纤维聚合树脂复合材料。通过控制变量法将影响复合材料性能的因素例如碳纤维的长度和含量进行对比,深入研究碳纤维的长度和含量对于复合材料导电性和在频段1～18GHz的电磁屏蔽性的影响规律,并对其力学性能的变化进行了分析研究。根据实验结果可知,其他条件相同时,一定碳纤维含量范围内CF/ASA碳纤维聚合树脂复合材料的导电性随着碳纤维含量的增加而提升;一定纤维长度的范围内,碳纤维长度越长复合材料的导电性能越好。碳纤维长度3mm的样品纤维含量为26%时方块电阻最小,为25.4Ω/sq,碳纤维长度6mm的样品纤维含量为29%时方块电阻最小,为23.4Ω/sq。复合材料在频段10～15GHz范围内表现出较好的电磁屏蔽性能,碳纤维长度6mm碳纤维含量26%的样品在14.5GHz处达到最高电磁屏蔽效能65d B。CF/ASA碳纤维聚合树脂复合材料在碳纤维长度3mm碳纤维含量为20%时的拉伸强度最大,达到20.9MPa。碳纤维长度6mm的样品在碳纤维含量为13%时拉伸强度达到最大值21.8MPa。相同碳纤维含量时,碳纤维长度越长,样品的拉伸强度就越高。碳纤维长度3mm的复合材料样品在碳纤维含量为26%时压缩强度达到最大值42.3MPa。碳纤维长度6mm的样品在碳纤维含量为26%时达到最大压缩强度45.4MPa。相同碳纤维含量时,碳纤维长度越长,样品的压缩强度就越高。碳纤维长度3mm的样品在碳纤维含量为20%时弯曲强度达到最大值30.8MPa。碳纤维长度6mm的样品在碳纤维含量26%时达到最大弯曲强度32.8MPa。相同碳纤维含量时,碳纤维长度越长,复合材料的弯曲强度就越高。