Cfrc薄板制備過程中碳纖維的均勻分散方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及CFRC薄板制備領域，具體涉及一種CFRC薄板制備過程中碳纖維的均勻分散方法，可用于該類復合材料電磁屏蔽性能的測試。
【背景技術】
[0002]碳纖維增強水泥基復合材料是新發展起來的一種新型功能材料，它綜合了碳纖維的高溫性能、高強性能、導電性能和水泥基復合材料優良的抗壓性能，是一種輕質高強復合材料，其優越的抗電磁波輻射性能進一步擴大了水泥這種最普通的建筑材料的應用范圍，是材料工作者注重的一個焦點。日本已將其應用于高層建筑，德國已將其應用于橋梁建設，美國已將其應用于防電磁輻射領域，我國對這類新興功能材料的研究也倍感興趣。然而，碳纖維增強水泥基復合材料制備過程中最棘手的是:碳纖維容易集束成團，且表面表現疏水性，很難均勻分散到水泥基體中。美國等發達國家的研究者采用各種碳纖維表面處理技術，如硅烷處理，選擇甲基纖維素或羧甲基纖維素，來實現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雜，處理時間不易控制，成本高;此夕卜，盡管選擇了上述兩種分散劑來促進碳纖維的分散，但分散劑的用量較大，會影響所得CFRC試件的力學性能和電學性能，有很大的局限性。
【發明內容】
[0003]為了克服制備CFRC復合材料過程中碳纖維難以分散的問題，本發明提供一種簡易方便、易操作的碳纖維分散方法，可根據需要制備出不同尺寸大小和形狀的CFRC復合材料制件。
[0004]為實現上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0005]CFRC薄板制備過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，加入制備CFRC復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;
[0007]S2、在所得碳纖維分散系A中加入稱量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質量分數控制在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、將稱量好的干料倒入JJ-5型水泥膠砂攪拌鍋內，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，快速攪拌2min，加入制備CFRC復合材料所需總用水量的2/5的水，繼續攪拌2min，得混合物，此時，混合物呈膠著狀；
[0011]S6、將所得混合物倒入16Omm X 16Omm X I Omm的鋼質油模內，油模一連兩個，中間用隔板岔開，抹子抹平，置于振動臺上自動振動60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標準養護箱內養護，24h后脫模，繼續標準養護28d，養護箱內溫度20 ± 1°C，濕度2 92%。
[0012]優選地，所述步驟SI的超聲儀的功率為250KW。
[0013]優選地，所述步驟SI所得的碳纖維分散系A的PH=7。
[0014]優選地，所述干料包括但不限于水泥、砂子、硅粉、減水劑。
[0015]本發明具有以下有益效果:
[0016]借助于超聲波的預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，在常況下即可實現碳纖維的均勻分散，制備出勻質的CFRC薄板試件，適用于各種電磁屏蔽材料的制備，成本低，費時少，簡單方便，實用可行。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0018]實施例1
[0019]S1、將短碳纖維置于500mL燒杯內，加入制備CFRC復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，所得的碳纖維分散系A的PH=7;
[0020]S2、在所得碳纖維分散系A中加入稱量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質量分數控制在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，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，快速攪拌2min，加入制備CFRC復合材料所需總用水量的2/5的水，繼續攪拌2min，得混合物;此時，混合物呈膠著狀；
[0024]S6、將所得混合物倒入160mmX 160mmX 1mm的鋼質油模內，油模一連兩個，中間用隔板岔開，抹子抹平，置于振動臺上自動振動60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標準養護箱內養護，24h后脫模，繼續標準養護28d，養護箱內溫度19 °C，濕度2 92 %。
[0025]實施例2
[0026]S1、將短碳纖維置于500mL燒杯內，加入制備CFRC復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，所得的碳纖維分散系A的PH=7;
[0027]S2、在所得碳纖維分散系A中加入稱量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質量分數控制在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，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，快速攪拌2min，加入制備CFRC復合材料所需總用水量的2/5的水，繼續攪拌2min，得混合物;此時，混合物呈膠著狀；
[0031 ] S6、將所得混合物倒入160mmX 160mmX 1mm的鋼質油模內，油模一連兩個，中間用隔板岔開，抹子抹平，置于振動臺上自動振動60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標準養護箱內養護，24h后脫模，繼續標準養護28d，養護箱內溫度21°C，濕度2 92%。
[0032]實施例3
[0033]S1、將短碳纖維置于500mL燒杯內，加入制備CFRC復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，所得的碳纖維分散系A的PH=7;
[0034]S2、在所得碳纖維分散系A中加入稱量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質量分數控制在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，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，快速攪拌2min，加入制備CFRC復合材料所需總用水量的2/5的水，繼續攪拌2min，得混合物;此時，混合物呈膠著狀；
[OO38 ] S6、將所得混合物倒入16Omm X 16Omm X I Omm的鋼質油模內，油模一連兩個，中間用隔板岔開，抹子抹平，置于振動臺上自動振動60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標準養護箱內養護，24h后脫模，繼續標準養護28d，養護箱內溫度200C，濕度2 92%。
[0039]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.CFRC薄板制備過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，加入制備CFRC復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; 52、在所得碳纖維分散系A中加入稱量好的羥乙基纖維素，羥乙基纖維素的質量分數控制在 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、將稱量好的干料倒入JJ-5型水泥膠砂攪拌鍋內，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，快速攪拌2min，加入制備CFRC復合材料所需總用水量的2/5的水，繼續攪拌2min，得混合物； 56、將所得混合物倒入160_X160_X 1mm的鋼質油模內，油模一連兩個，中間用隔板岔開，抹子抹平，置于振動臺上自動振動60s，用刮刀刮去表面多余物，放入標準養護箱內養護，24h后脫模，繼續標準養護28d，養護箱內溫度20 ± 1°C，濕度2 92%。2.根據權利要求1所述的CFRC薄板制備過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.根據權利要求1所述的CFRC薄板制備過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的PH=7。4.根據權利要求1所述的CFRC薄板制備過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。
【專利摘要】本發明公開了一種CFRC薄板制備過程中碳纖維的均勻分散方法，采用超聲波預分散技術，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量分數為1.66％～1.78％的條件下，實現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，實現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試的勻質CFRC薄板試件，不需要高溫、高壓等苛刻條件，在常況下即可實現碳纖維的均勻分散，適用于各種電磁屏蔽材料的制備，成本低，費時少，簡單方便，實用可行。
【IPC分類】C04B28/00, C04B14/38, B28C5/40
【公開號】CN105710969
【申請號】CN201610074770
【發明人】王闖, 何文敏, 彭磊, 李炳良, 趙麗萍, 安寧
【申請人】陜西鐵路工程職業技術學院