[发明专利]CFRC薄板制备过程中碳纤维的均匀分散方法

说明书

本发明公开了一种CFRC薄板制备过程中碳纤维的均匀分散方法，采用超声波预分散技术，利用羟乙基纤维素，在温度为38～43℃、pH＝7、羟乙基纤维素分散剂水溶液质量分数为1.66％～1.78％的条件下，实现了碳纤维在水溶液中的均匀分散；并选择合适的搅拌工艺和合理的加料顺序，实现了碳纤维在水泥基体中的均匀分散，最终制备出用于电磁屏蔽性能测试的匀质CFRC薄板试件，不需要高温、高压等苛刻条件，在常况下即可实现碳纤维的均匀分散，适用于各种电磁屏蔽材料的制备，成本低，费时少，简单方便，实用可行。

技术领域

本发明涉及CFRC薄板制备领域，具体涉及一种CFRC薄板制备过程中碳纤维的均匀分散方法，可用于该类复合材料电磁屏蔽性能的测试。

背景技术

碳纤维增强水泥基复合材料是新发展起来的一种新型功能材料，它综合了碳纤维的高温性能、高强性能、导电性能和水泥基复合材料优良的抗压性能，是一种轻质高强复合材料，其优越的抗电磁波辐射性能进一步扩大了水泥这种最普通的建筑材料的应用范围，是材料工作者注重的一个焦点。日本已将其应用于高层建筑，德国已将其应用于桥梁建设，美国已将其应用于防电磁辐射领域，我国对这类新兴功能材料的研究也倍感兴趣。然而，碳纤维增强水泥基复合材料制备过程中最棘手的是：碳纤维容易集束成团，且表面表现疏水性，很难均匀分散到水泥基体中。美国等发达国家的研究者采用各种碳纤维表面处理技术，如硅烷处理，选择甲基纤维素或羧甲基纤维素，来实现碳纤维在水溶液和在水泥基体中的均匀分散，取得了良好的效果。但碳纤维表面处理工艺复杂，处理时间不易控制，成本高；此外，尽管选择了上述两种分散剂来促进碳纤维的分散，但分散剂的用量较大，会影响所得CFRC试件的力学性能和电学性能，有很大的局限性。

发明内容

为了克服制备CFRC复合材料过程中碳纤维难以分散的问题，本发明提供一种简易方便、易操作的碳纤维分散方法，可根据需要制备出不同尺寸大小和形状的CFRC复合材料制件。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

CFRC薄板制备过程中碳纤维的均匀分散方法，包括如下步骤：

S1、将短碳纤维置于500mL烧杯内，加入制备CFRC复合材料所需总用水量的3/5的水后，置于超声仪上，38～44℃超声振荡15min，得碳纤维分散系A；

S2、在所得碳纤维分散系A中加入称量好的羟乙基纤维素，羟乙基纤维素的质量分数控制在1.66％～1.78％；

S3、用胶头滴管向步骤S2所得的溶液中滴加2滴磷酸三丁酯消泡剂，超声振荡10min，得碳纤维分散系B；

S4、将称量好的干料倒入JJ-5型水泥胶砂搅拌锅内，慢速搅拌1min，使其混合均匀，；

S5、将步骤S3所得碳纤维分散系B倒入步骤S4所得的搅拌锅内，快速搅拌2min，加入制备CFRC复合材料所需总用水量的2/5的水，继续搅拌2min，得混合物，此时，混合物呈胶着状；

S6、将所得混合物倒入160mm×160mm×10mm的钢质油模内，油模一连两个，中间用隔板岔开，抹子抹平，置于振动台上自动振动60s，用刮刀刮去表面多余物，放入标准养护箱内养护，24h后脱模，继续标准养护28d，养护箱内温度20±1℃，湿度≥92％。

优选地，所述步骤S1的超声仪的功率为250KW。

优选地，所述步骤S1所得的碳纤维分散系A的PH＝7。

优选地，所述干料包括但不限于水泥、砂子、硅粉、减水剂。

本发明具有以下有益效果：

借助于超声波的预分散和羟乙基纤维素表面活性剂的表面张力作用，不需要高温、高压等苛刻条件，在常况下即可实现碳纤维的均匀分散，制备出匀质的CFRC薄板试件，适用于各种电磁屏蔽材料的制备，成本低，费时少，简单方便，实用可行。