一种具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201611077038.4 | 申请日 | 2016-11-30 | 公开(公告)号 | CN106739234A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 浙江农林大学; | 发明人 | 金春德; 韩申杰; 郑欢欢; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种具有 电磁屏蔽 功能的无胶 纤维 板及其制备方法，涉及 复合材料 技术领域。无胶纤维板包括： 碳 纤维和木纤维， 碳纤维 和木纤维的 质量 比为1‑20:100。制备方法包括如下步骤：称取碳纤维和木纤维并进行混合；向混合物中添加 水 搅拌均匀，获得 热压 原材料；将热压原材料铺装均匀，经过预压处理后再进行热压处理即可获得所述具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板。本发明通过将碳纤维与木纤维进行复合获得无胶纤维板，使得复合后的无胶纤维板可以继承碳纤维所具有的电磁屏蔽性能，其屏蔽效能在50‑1500MHz 频率 范围内达到35dB以上。本发明的制备方法将碳纤维均匀分布在无胶纤维板中，无胶纤维板中未添加任何胶黏剂，在使用过程中无需担心甲 醛 释放问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其特征在于，包括：碳纤维和木纤维，其中，所述碳纤维和所述木纤维的质量比为1-20:100。 |
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| 说明书全文 | 一种具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板及其制备方法技术领域背景技术[0002] 近年来，随着世界范围内工业用林材的日益减少，以中密度纤维板为代表的木纤维复合材料得到了越来越广泛的应用。当前，市场上销售的中密度纤维板主要使用脲醛树脂胶黏剂，但其含有的游离态甲醛在其固化后仍能长时间降解并释放甲醛等有害气体，对环境造成污染。 [0003] 近年来，随着人们生活水平的提高以及社会的发展和科技的进步，各类电子产品、家用电器等电子产品迅速进入人类生存的方方面面，给人们的生活和工作带来便利的同时，也给人们带来了负面的电磁污染。电磁污染会对人们的视觉等系统造成损伤，也会干扰其他电子设备的正常工作。采用电磁屏蔽材料是防范电磁污染的主要方法之一。 [0004] 目前主要有以下两种方法：一、将导电填料(金属、碳纤维等)与塑料复合混炼成型；二类是在已成型的客体表面涂覆导电膜。科学研究发现，屏蔽材料可以有效治理电磁波污染。因此，开发电磁波屏蔽材料显得极其重要。 [0005] 现有技术中利用木质材料开发电磁屏蔽产品大多是采用胶黏剂将木质材料与电磁屏蔽材料进行复合。但是，胶黏剂在使用过程中会释放处甲醛，严重影响用户的身心健康以及环境。 发明内容[0006] 本发明的目的是提供一种具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板及其制备方法。 [0007] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下： [0009] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进： [0010] 可选地，所述碳纤维和所述木纤维的质量比为1:20。 [0011] 可选地，所述碳纤维的长度为0.1-10mm。 [0012] 可选地，所述无胶纤维板的厚度为1.5-10mm。 [0013] 可选地，所述无胶纤维板的密度为0.4-1.0g/cm3。 [0014] 本发明还提供了一种制备所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板的方法，包括如下步骤： [0015] 称取碳纤维和木纤维，并进行混合，获得均一的混合物； [0016] 向所述混合物中添加水，搅拌均匀，获得热压原材料，其中，添加水的质量占所述木纤维质量的1％-10％； [0017] 将所述热压原材料铺装均匀，经过预压处理后再进行热压处理即可获得所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其中，预压温度为常温，预压时间为0.5-5min，预压压力为0.5-5MPa，热压温度为180-220℃，热压时间为0.5-20min，热压压力为1.5-5MPa。 [0018] 本发明的有益效果： [0019] 本发明通过将碳纤维与木纤维进行复合获得无胶纤维板，使得复合后的无胶纤维板可以继承碳纤维所具有的电磁屏蔽性能，其屏蔽效能在50-1500MHz频率范围内达到35dB以上。 [0022] 图2a是不添加碳纤维的无胶纤维板的横切面电镜示意图； [0023] 图2b是碳纤维占木纤维质量的1％的无胶纤维板的横切面电镜示意图； [0024] 图2c是碳纤维占木纤维质量的3％的无胶纤维板的横切面电镜示意图； [0025] 图2d是碳纤维占木纤维质量的5％的无胶纤维板的横切面电镜示意图； [0026] 图2e是碳纤维占木纤维质量的10％的无胶纤维板的横切面电镜示意图； [0027] 图2f是碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板的横切面电镜示意图。 具体实施方式[0028] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 [0029] 本发明实施例提供了一种具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，包括：碳纤维和木纤维，其中，所述碳纤维和所述木纤维的质量比为1-20:100。 [0030] 本发明通过将碳纤维与木纤维进行复合获得无胶纤维板，使得复合后的无胶纤维板可以继承碳纤维所具有的电磁屏蔽性能，其屏蔽效能在50-1500MHz频率范围内达到35dB以上。 [0031] 碳纤维是一种新型的、含碳量高于90％无机高分子纤维材料。它的轴向强度和模量高，耐疲劳性好，耐腐蚀性好，热膨胀系数小，导电性介于非金属和金属之间。用其增强的复合材料具有高比模量、高比强度、耐腐蚀、耐高温等一系列优异性能。 [0032] 其中，所述碳纤维和所述木纤维的质量比为1:20。 [0033] 其中，所述碳纤维的长度为0.1-10mm。 [0034] 图1是本发明实施例的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板的工艺流程图。参见图1，本发明实施例还提供了一种制备所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板的方法，包括如下步骤： [0035] 称取碳纤维和木纤维，并进行混合，获得均一的混合物； [0036] 向所述混合物中添加水，搅拌均匀，获得热压原材料，其中，添加水的质量占所述木纤维质量的1％-10％； [0037] 将所述热压原材料铺装均匀，经过预压处理后再进行热压处理即可获得所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其中，预压温度为常温，预压时间为0.5-5min，预压压力为0.5-5MPa，热压温度为180-220℃，热压时间为0.5-20min，热压压力为1.5-5MPa。 [0038] 由于热压原材料的含水率控制在一定范围，可以保证热压时使得半纤维素与木质素发生水解形成一定数量的树脂缩合物，同时，对木纤维传热软化，增加木纤维的塑性，加大木纤维的接触面积，使木纤维在热压过程中紧密接触，为在纤维与纤维之间、纤维与树脂缩合物之间产生更多的氢键、化学键及范德华力提供必要条件。因此，本发明的无胶纤维板不需要添加胶黏剂。 [0039] 本发明的制备方法将碳纤维均匀分布在无胶纤维板中，无胶纤维板中未添加任何胶黏剂，在使用过程中无需担心甲醛释放问题。 [0040] 针对本发明所获得的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其厚度为1.5-10mm，密度为0.4-1.0g/cm3。 [0042] 图2a是不添加碳纤维的无胶纤维板的横切面电镜示意图。图中指示A处为木纤维。 [0043] 下面将通过具体的实施例来对本发明进行说明。 [0044] 实施例1 [0045] 本实施例中，所述碳纤维和所述木纤维的质量比为1:100。 [0046] 其中，所述碳纤维的长度为2mm。 [0047] 本实施例还提供了一种制备所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板的方法，包括如下步骤： [0048] 称取碳纤维和木纤维，并进行混合，获得均一的混合物； [0049] 向所述混合物中添加水，搅拌均匀，获得热压原材料，其中，添加水的质量占所述木纤维质量的1％； [0050] 将所述热压原材料铺装均匀，经过预压处理后再进行热压处理即可获得所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其中，常温下预压时间为0.5min，预压压力为5MPa，热压温度为180℃，热压时间为0.5min，热压压力为1.5MPa。 [0051] 针对本发明所获得的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其厚度为1.5mm，密度为0.4g/cm3。 [0052] 图2b是碳纤维占木纤维质量的1％的无胶纤维板的横切面电镜示意图。参见图2b，图中指示B处为碳纤维。 [0053] 实施例2 [0054] 本实施例中，所述碳纤维和所述木纤维的质量比为3:100。 [0055] 其中，所述碳纤维的长度为5mm。 [0056] 本实施例还提供了一种制备所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板的方法，包括如下步骤： [0057] 称取碳纤维和木纤维，并进行混合，获得均一的混合物； [0058] 向所述混合物中添加水，搅拌均匀，获得热压原材料，其中，添加水的质量占所述木纤维质量的2％； [0059] 将所述热压原材料铺装均匀，经过预压处理后再进行热压处理即可获得所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其中，在常温下预压时间为2min，预压压力为4MPa，热压温度为190℃，热压时间为2.5min，热压压力为2.5MPa。 [0060] 针对本发明所获得的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其厚度为4mm，密度为0.6g/cm3。 [0061] 图2c是碳纤维占木纤维质量的3％的无胶纤维板的横切面电镜示意图。参见图2c，图中指示B处为碳纤维。 [0062] 实施例3 [0063] 本实施例中，所述碳纤维和所述木纤维的质量比为1:20。 [0064] 其中，所述碳纤维的长度为5mm。 [0065] 本实施例还提供了一种制备所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板的方法，包括如下步骤： [0066] 称取碳纤维和木纤维，并进行混合，获得均一的混合物； [0067] 向所述混合物中添加水，搅拌均匀，获得热压原材料，其中，添加水的质量占所述木纤维质量的5％； [0068] 将所述热压原材料铺装均匀，经过预压处理后再进行热压处理即可获得所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其中，在常温下预压时间为3min，预压压力为3MPa，热压温度为200℃，热压时间为6min，热压压力为3MPa。 [0069] 针对本发明所获得的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其厚度为6mm，密度为0.8g/cm3。 [0070] 图2d是碳纤维占木纤维质量的5％的无胶纤维板的横切面电镜示意图。参见图2d，图中指示B处为碳纤维。 [0071] 实施例4 [0072] 本实施例中，所述碳纤维和所述木纤维的质量比为1:10。 [0073] 其中，所述碳纤维的长度为10mm。 [0074] 本实施例还提供了一种制备所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板的方法，包括如下步骤： [0075] 称取碳纤维和木纤维，并进行混合，获得均一的混合物； [0076] 向所述混合物中添加水，搅拌均匀，获得热压原材料，其中，添加水的质量占所述木纤维质量的8％； [0077] 将所述热压原材料铺装均匀，经过预压处理后再进行热压处理即可获得所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其中，在常温下预压时间为4min，预压压力为2.5Mpa，热压温度为210℃，热压时间为15min，热压压力为4MPa。 [0078] 针对本发明所获得的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其厚度为8mm，密度为0.9g/cm3。 [0079] 图2e是碳纤维占木纤维质量的10％的无胶纤维板的横切面电镜示意图。参见图2e，图中指示B处为碳纤维。 [0080] 实施例5 [0081] 本实施例中，所述碳纤维和所述木纤维的质量比为1:5。 [0082] 其中，所述碳纤维的长度为10mm。 [0083] 本实施例还提供了一种制备所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板的方法，包括如下步骤： [0084] 称取碳纤维和木纤维，并进行混合，获得均一的混合物； [0085] 向所述混合物中添加水，搅拌均匀，获得热压原材料，其中，添加水的质量占所述木纤维质量的10％； [0086] 将所述热压原材料铺装均匀，经过预压处理后再进行热压处理即可获得所述的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其中，在常温下预压时间为5min，预压压力为3Mpa，热压温度为220℃，热压时间为20min，热压压力为5MPa。 [0087] 针对本发明所获得的具有电磁屏蔽功能的无胶纤维板，其厚度为10mm，密度为1.0g/cm3。 [0088] 图2f是碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板的横切面电镜示意图。参见图2f，图中指示B处为碳纤维。 [0089] 实施例6 [0090] 本申请根据国标GB/T11718-2009的规定，将在木纤维中添加不同分量以及不同长度的碳纤维进行对比，分别测试其屏蔽耗能(SE)。每组实验在相同工艺条件下重复制作多3 块无胶纤维板，无胶纤维板的密度为1.0g/cm ，厚度为8mm。热压工艺参数为：热压温度200℃，热压压力4.0MPa，热压时间14min。 [0091] 表1是碳纤维长度为2mm，碳纤维占木纤维质量的1％的无胶纤维板在不同频率下的屏蔽耗能。通过计算，碳纤维长度为2mm，碳纤维占木纤维质量的1％的无胶纤维板的平均屏蔽耗能为4.9dB。 [0092] 表2是碳纤维长度为2mm，碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板在不同频率下的屏蔽耗能。通过计算，碳纤维长度为2mm，碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板的平均屏蔽耗能为36.2dB。 [0093] 表3是碳纤维长度为5mm，碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板在不同频率下的屏蔽耗能。通过计算，碳纤维长度为5mm，碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板的平均屏蔽耗能为36.9dB。 [0094] 表4是碳纤维长度为10mm，碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板在不同频率下的屏蔽耗能。通过计算，碳纤维长度为10mm，碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板的平均屏蔽耗能为35.1dB。 [0095] 表1 碳纤维长度为2mm，碳纤维占木纤维质量的1％的无胶纤维板在不同频率下的屏蔽耗能 [0096] [0097] [0098] 表2 碳纤维长度为2mm，碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板在不同频率下的屏蔽耗能 [0099]频率/Hz 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 屏蔽效能/dB 43.0 38.6 41.3 36.2 40.7 33.6 32.5 32.7 34.0 36.9 频率/Hz 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 屏蔽效能/dB 40.8 39.1 38.0 33.6 31.6 31.2 29.6 28.2 28.8 25.9 频率/Hz 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 屏蔽效能/Db 48.5 46.0 42.8 40.0 36.9 34.6 35.8 35.0 34.3 35.1 [0100] 表3 碳纤维长度为5mm，碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板在不同频率下的屏蔽耗能 [0101]频率/Hz 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 屏蔽效能/dB 46.9 43.6 41.4 39.9 42.1 34.8 33.7 31.2 33.5 35.7 频率/Hz 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 屏蔽效能/dB 43.0 39.4 38.4 35.0 32.6 30.4 29.4 28.2 29.3 27.1 频率/Hz 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 屏蔽效能/Db 49.3 46.6 41.6 40.3 36.4 35.7 37.1 34.1 34.4 34.6 [0102] 表4 碳纤维长度为10mm，碳纤维占木纤维质量的20％的无胶纤维板在不同频率下的屏蔽耗能 [0103] [0104] [0105] 综上所述，本发明通过将碳纤维与木纤维进行复合获得无胶纤维板，使得复合后的无胶纤维板可以继承碳纤维所具有的电磁屏蔽性能，其屏蔽效能在50-1500MHz频率范围内达到35dB以上。 |
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