CN114685939A - 吸波碳纤维预浸料、其制备方法和吸波碳纤维增强塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种吸波碳纤维预浸料、其制备方法和吸波碳纤维增强塑料。该吸波碳纤维预浸料，包括树脂基体和浸渍有树脂基体的碳纤维，树脂基体包括待固化树脂组分和吸波材料，吸波材料为多巴胺改性的磁性吸波粒子。本申请利用多巴胺对磁性吸波粒子进行表面改性，在磁性吸波粒子表面形成了聚多巴胺包覆层。该多巴胺改性的磁性吸波粒子相较于普通磁性吸波粒子，由于多巴胺活性基团的存在，使改性后的磁性吸波粒子在预浸料中有良好的分散性，不易团聚。因此，多巴胺改性的磁性吸波粒子可以充分分散在预浸料中，显著提高了材料的结构均匀性。均匀分布的磁性吸波粒子可以同时提高最终形成的碳纤维复合材料的力学性能，和碳纤维电磁性能。
Description
技术领域
本发明涉及复合吸波材料技术领域，具体而言，涉及一种吸波碳纤维预浸料、其制备方 法和吸波碳纤维增强塑料。
背景技术
碳纤维/树脂基复合材料是具有轻质、高强度等特点的新一代结构材料，在汽车、航空航 天、工业轨道交通等领域有着良好的应用。尤其在吸波材料领域，碳纤维属于碳系材料，是 常用的介电损耗吸波剂，但碳纤维本身介电常数较大，阻抗匹配性差，需要通过结构和表面 改性、掺杂等处理，改善其电磁参数特征。
目前，大多数吸波材料中，由于吸波剂尺度小，易团聚，使得材料吸波性能不稳定，而 吸波剂在树脂中分散不均匀更容易导致复合材料力学性能的降低，影响实际应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种吸波碳纤维预浸料、其制备方法和吸波碳纤维增强塑料， 以解决现有技术中吸波碳纤维预浸料中吸波材料分散不均匀的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种吸波碳纤维预浸料，包括树脂 基体和浸渍有树脂基体的碳纤维，上述树脂基体包括待固化树脂组分和吸波材料，该吸波材 料为多巴胺改性的磁性吸波粒子。
进一步地，上述磁性吸波粒子为Fe3O4粒子、Ni粒子、Co粒子和CoFe2O4粒子中的任意 一种或多种，优选磁性吸波粒子的粒径为10～100nm，优选多巴胺改性的磁性吸波粒子的粒径 为15～105nm。
进一步地，上述吸波碳纤维预浸料中树脂基体的重量含量为20～55％，优选为30％-55％， 优选树脂基体中吸波材料的重量含量为3～5％。
进一步地，上述树脂基体为环氧树脂基体、双马树脂基体和氰酸酯树脂基体中的任意一 种或多种，优选环氧树脂基体为昆山裕博YPH-160型号热熔型环氧树脂基体和慧柏新材R2300 型号热熔型环氧树脂基体中的一种或两种。
进一步地，上述碳纤维的面密度为150～250g/m2，优选吸波碳纤维预浸料的面密度为 280～360g/m2。
根据本发明的另一方面，提供了一种上述任一种吸波碳纤维预浸料的制备方法，该制备 方法包括：步骤S1，将吸波材料分散在熔融树脂基体中形成混合料，吸波材料为多巴胺改性 的磁性吸波粒子；步骤S2，将混合料涂敷碳纤维，得到吸波碳纤维预浸料。
进一步地，上述步骤S1包括：将树脂基体加热形成熔融树脂基体；将吸波材料与熔融树 脂基体以40～100rpm转速搅拌混合60～90min，得到混合料。
进一步地，上述制备方法还包括吸波材料的制备过程，吸波材料的制备过程包括：将磁 性吸波粒子在室温下与多巴胺/Tris-HCl缓冲液混合形成混合液；将混合液超声处理30～60min 后搅拌24～36h得到改性后体系；对改性后体系进行洗涤、干燥，得到吸波材料，其中，超声 的功率为150～250W，搅拌的速度为600～1200rpm，干燥的温度为80～100℃。
根据本发明的又一方面，提供了一种吸波碳纤维增强塑料，采用上述任一种吸波碳纤维 预浸料固化而成。
进一步地，上述吸波碳纤维增强塑料包括一层或多层叠置的吸波碳纤维预浸料热压固化 而成。
应用本发明的技术方案，用多巴胺对磁性吸波粒子进行表面改性，在磁性吸波粒子表面 形成了聚多巴胺包覆层。该多巴胺改性的磁性吸波粒子相较于普通磁性吸波粒子，由于多巴 胺活性基团的存在，使改性后的磁性吸波粒子在预浸料中有良好的分散性，不易团聚。因此， 多巴胺改性的磁性吸波粒子可以充分分散在预浸料中，显著提高了材料的结构均匀性。均匀 分布的磁性吸波粒子一方面可以提高最终形成的碳纤维复合材料的力学性能，另一方面可以 进一步提升其对碳纤维电磁性能的提升。综上，通过利用多巴胺改性的磁性吸波粒子，解决 了现有问题中吸波碳纤维预浸料中的吸波材料容易分散不均匀的问题，进而提升了碳纤维复 合材料的结构稳定性和吸波性能。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 下面将结合实施例来详细说明本发明。
根据本申请背景技术所描述的，现有技术中吸波碳纤维预浸料中的吸波材料容易团聚， 导致分散不均匀的问题。为了解决上述问题，本申请提供了一种吸波碳纤维预浸料、其制备 方法和吸波碳纤维增强塑料。
在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种吸波碳纤维预浸料，该吸波碳纤维预浸 料，包括树脂基体和浸渍有树脂基体的碳纤维，上述树脂基体包括待固化树脂组分和吸波材 料，上述吸波材料为多巴胺改性的磁性吸波粒子。
本申请利用多巴胺的自聚合作用，用多巴胺对磁性吸波粒子进行表面改性，在磁性吸波 粒子表面形成了聚多巴胺包覆层。该多巴胺改性的磁性吸波粒子相较于普通磁性吸波粒子， 由于多巴胺活性基团的存在，使改性后的磁性吸波粒子在预浸料中有良好的分散性，不易团 聚。因此，多巴胺改性的磁性吸波粒子可以充分分散在预浸料中，显著提高了材料的结构均 匀性。均匀分布的磁性吸波粒子一方面可以提高最终形成的碳纤维复合材料的力学性能，另 一方面可以进一步提升其对碳纤维电磁性能的提升。综上，通过利用多巴胺改性的磁性吸波 粒子，解决了现有问题中吸波碳纤维预浸料中的吸波材料容易分散不均匀的问题，进而提升 了碳纤维复合材料的结构稳定性和吸波性能。
本申请中用到的磁性吸波粒子可以是现有技术中常用到的可以改善碳纤维电磁参数特征 的磁性吸波粒子，为了进一步提升碳纤维的吸波性能，优选上述磁性吸波粒子为Fe3O4粒子、 Ni粒子、Co粒子和CoFe2O4粒子中的任意一种或多种，优选所述磁性吸波粒子的粒径为 10～100nm，优选多巴胺改性的磁性吸波粒子的粒径为15～105nm。当磁性吸波粒子的粒径小 于上述数值范围时，虽然吸波效果会相对较好，但是成本会明显升高，因此在实际生产中不 使用小于10nm的磁性吸波粒子。
在一些实施例中，上述吸波碳纤维预浸料中树脂基体的重量含量为20～55％，在上述重量 含量范围内的树脂基体可以进一步保证在碳纤维中的充分分布，进而起到均匀的增强作用， 提高复合材料的结构稳定性，进一步优选为30％-55％，当树脂基体含量高于上述范围55％时， 由于碳纤维的含量下降，会使最终成品的拉伸和弯曲性能下降，当上述含量小于30％时，一 方面由于吸波剂含量会随树脂基体含量下降而下降，导致最终成品吸波性能下降，另一方面 树脂基体含量的下降会使最终成品剪切强度下降。优选树脂基体中吸波材料的重量含量为 3～5％。在上述吸波材料重量含量范围内的吸波材料可以有效改善碳纤维的电磁参数特征，并 且可以很好地分散在树脂基体中。
树脂基体可由本领域技术人员适当地从常用作碳纤维复合材料树脂基体的树脂材料中选 择，为了进一步提升多巴胺改性的磁性吸波粒子在树脂集体中的分散性，优选脂基体为环氧 树脂基体、双马树脂基体和氰酸酯树脂基体中的任意一种或多种，优选上述基体为YPH-160 型号热熔型环氧树脂基体和R2300型号热熔型环氧树脂基体中的一种或两种。选择环氧树脂 基体的环氧基团与磁性吸波粒子表面的多巴胺的氨基形成酰胺基团，可以使磁性吸波粒子的 分散性进一步提高。
为了进一步降低材料整体的质量，以使其可以适应更多的应用场景，优选碳纤维的面密 度为150～250g/m2，优选所述吸波碳纤维预浸料的面密度为280～360g/m2。
在本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种吸波碳纤维预浸料的制备方法，该制 备方法包括：步骤S1，将吸波材料分散在熔融树脂基体中形成混合料，吸波材料为多巴胺改 性的磁性吸波粒子；步骤S2，将混合料涂敷碳纤维，得到吸波碳纤维预浸料。
上述制备方法通过先将多巴胺改性的磁性吸波粒子分散在熔融树脂基体中，以保证粒子 可以充分分散在树脂基体中。其中多巴胺改性的磁性吸波粒子由于表面具有聚多巴胺包覆层， 因此相较于普通磁性吸波粒子，在预浸料中有良好的分散性，进一步保证了材料的均匀性。 均匀分布的磁性吸波粒子一方面可以提高最终形成的碳纤维复合材料的力学性能，另一方面 可以进一步提升其对碳纤维电磁性能的提升。综上，通过上述制备方法，解决了现有问题中 吸波碳纤维预浸料中的吸波材料容易分散不均匀的问题，进而提升了碳纤维复合材料的结构 稳定性和吸波性能。
在一种实施例中，上述步骤S1包括：将树脂基体加热形成熔融树脂基体；将吸波材料与 熔融树脂基体以40～100rpm转速搅拌混合60～90min，得到混合料。通过上述方法，先将树脂 基体加热变为液态，再在搅拌的条件下，加入吸波材料，保证了吸波材料的充分均匀分散， 进一步提升复合材料内部结构的均匀性。
本申请的多巴胺改性的磁性吸波粒子可以采用现有技术已有的商品化材料，也可以由本 领域技术人员在现有技术中常用的多巴胺改性方法中进行选择。为了得到粒子大小适当，磁 性能优异的吸波材料，更有利于制备吸波碳纤维预浸料，优选上述制备方法还包括吸波材料 的制备过程，该吸波材料的制备过程包括：将磁性吸波粒子在室温下与多巴胺/Tris-HCl缓冲 液混合形成混合液；将混合液超声处理30～60min后搅拌24～36h得到改性后体系；对改性后 体系进行洗涤、干燥，得到吸波材料，其中，超声的功率为150～250W，搅拌的速度为 600～1200rpm，干燥的温度为80～100℃。通过上述处理方法，可以利用多巴胺的自聚合作用， 一次性对尽可能多的吸波粒子进行表面改性，且可以有效控制所形成的吸波材料的粒径，以 获得可以充分分散在树脂基体中，且磁性能优异的吸波材料。
在本申请的又一种典型的实施方式中，提供了一种吸波碳纤维增强塑料，该吸波碳纤维 增强塑料为上述任一种吸波碳纤维预浸料固化而成。由于采用多巴胺改性的磁性吸波粒子作 为吸波材料，因此上述吸波碳纤维增强塑料中的吸波材料充分分散。这些磁性吸波粒子的存 在一方面可以有效地改善碳纤维复合材料阻抗匹配差的问题，提高了复合材料的吸波性能； 另一方面，上述粒子在变形中会使应力集中在其周围，引发周围树脂基体的屈服，从而吸收 大量变形功，阻碍和钝化银纹在树脂中的扩展，起到防止破坏性开裂的作用，使得复合材料 力学性能得到改善。综上通过利用多巴胺改性的磁性吸波粒子，吸波材料在树脂基体中容易 分散不均匀的问题，进而提升了吸波碳纤维增强塑料的结构稳定性和吸波性能。
可见，本申请的吸波碳纤维增强塑料不仅具有优异的力学性能，而且进一步具有优异的 吸波性能，使吸波碳纤维增强塑料应用性能得到了显著的提升。
为了更好地控制树脂基底的重量比、吸波材料的含量和吸波碳纤维增强塑料的厚度、重 量进而使上述塑料复合材料可以适用于更多的应用场景，优选上述吸波碳纤维增强塑料包括 一层或多层叠置的吸波碳纤维预浸料热压固化而成。本领域技术人员可以根据应用需要，调 整热压压力来调整吸波碳纤维增强塑料的强度。
以下结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
(1)将四氧化三铁纳米粒子(Fe3O4，粒径15～30nm)在室温下加入到DA浓度为2mg/ml， PH＝8的Tris-HCl缓冲液中，配置浓度为1mg/mL混合液，250W超声30min，之后将混合液在室温下搅拌24h(搅拌速度为1200rpm)，最后经去离子水离心洗涤并在80℃干燥，制得多巴胺改性的四氧化三铁(DA-Fe3O4，粒径20～35nm，作为吸波材料)；
(2)将YPH-160型号热熔型环氧树脂在烘箱80℃烘烤30min，之后加入树脂混料机中， 再将DA-Fe3O4按含量5％加入，以100rpm的搅拌速度混料60min后，取出置于冷库备用，样 品标记为YPH-Fe3O4；
(3)首先将YPH-Fe3O4树脂从冷库取出并在烘箱中70℃/30min，之后将YPH-Fe3O4树脂 倒入涂膜设备，辊筒转速3m/min，制作克重120g/m2的YPH-Fe3O4树脂胶膜，最后利用预浸料涂布设备将胶膜与碳纤维3k平纹织物进行含浸制得吸波碳纤维预浸料(预浸料面密度为320g/m2，碳纤维3k平纹织物的面密度为185.6g，YPH-Fe3O4重量含量42％)，样品标记为YPH-CF；
(4)利用热压罐成型工艺进行YPH-CF层压板的铺贴后，进行固化，复合材料固化温度 为120℃/4h，压力为0.6MPa。固化后得到吸波碳纤维增强塑料。
实施例2
(1)将镍纳米粒子(Ni，粒径15～30nm)在室温下加入到DA浓度为2mg/ml，PH＝8的Tris-HCl缓冲液中，配置浓度为1mg/ml混合液，250W超声30min，之后将混合液在室温下搅拌24h，最后经去离子水离心洗涤并在80℃干燥，制得多巴胺改性的镍粒子(DA-Ni，粒径 20～35，作为吸波材料)；
(2)将YPH-160型号热熔型环氧树脂在烘箱80℃烘烤30min，之后加入树脂混料机中， 再将DA-Ni按含量5％加入，以100rpm的搅拌速度混料60min后，取出置于冷库备用，样品 标记为YPH-Ni；
(3)首先将YPH-Ni树脂从冷库取出并在烘箱中70℃/30min，之后将YPH-Ni树脂倒入 涂膜设备，辊筒转速3m/min，制作克重120g/m2的YPH-Ni树脂胶膜，最后利用预浸料涂布设备将胶膜与碳纤维3k平纹织物进行含浸制得吸波碳纤维预浸料(预浸料面密度为320g/m2， 碳纤维3k平纹织物的面密度为185.6g，YPH-Ni重量含量42％)，样品标记为YPH-CF；
(4)利用热压罐成型工艺进行YPH-CF层压板的铺贴后，进行固化，复合材料固化温度 为120℃/4h，压力为0.6MPa。固化后得到吸波碳纤维增强塑料。
实施例3
(1)将钴纳米粒子(Co，粒径15～30nm)在室温下加入到DA浓度为2mg/ml，PH＝8的Tris-HCl缓冲液中，250W超声30min，之后将混合液在室温下搅拌24h，最后经去离子水离心洗涤并在80℃干燥，制得多巴胺改性的钴粒子(DA-Co，粒径20～35nm，作为吸波材料)；
(2)将YPH-160型号热熔型环氧树脂在烘箱80℃烘烤30min，之后加入树脂混料机中， 再将DA-Co按含量5％加入，以100rpm的搅拌速度混料60min后，取出置于冷库备用，样品 标记为YPH-Co；
(3)首先将YPH-Co树脂从冷库取出并在烘箱中70℃/30min，之后将YPH-Co树脂倒入 涂膜设备，辊筒转速3m/min，制作克重120g/m2的YPH-Co树脂胶膜，最后利用预浸料涂布设备将胶膜与碳纤维3k平纹织物进行含浸制得吸波碳纤维预浸料(预浸料面密度为320g/m2， 碳纤维3k平纹织物的面密度为185.6g，YPH-Co重量含量42％)，样品标记为YPH-CF；
(4)利用热压罐成型工艺进行YPH-CF层压板的铺贴后，进行固化，复合材料固化温度 为120℃/4h，压力为0.6MPa。固化后得到吸波碳纤维增强塑料。
实施例4
(1)将纳米钴铁氧体粒子(CoFe2O4，粒15～30nm)在室温下加入到DA浓度为2mg/ml，PH＝8的Tris-HCl缓冲液中，配置浓度为1mg/ml混合液，250W超声30min，之后将混合液在室温下搅拌24h，最后经去离子水离心洗涤并在80℃干燥，制得多巴胺改性的纳米钴铁氧体粒子(DA-CoFe2O4，粒径20～35nm，作为吸波材料)；
(2)将YPH-160型号热熔型环氧树脂在烘箱80℃烘烤30min，之后加入树脂混料机中， 再将DA-CoFe2O4按含量5％加入，以100rpm的搅拌速度混料60min后，混料时间持续60min 后，取出置于冷库备用，样品标记为YPH-CoFe2O4；
(3)首先将YPH-CoFe2O4树脂从冷库取出并在烘箱中70℃/30min，之后将YPH-CoFe2O4 树脂倒入涂膜设备，辊筒转速3m/min，制作克重120g/m2的YPH-CoFe2O4树脂胶膜，最后 利用预浸料涂布设备将胶膜与碳纤维3k平纹织物进行含浸制得吸波碳纤维预浸料(预浸料面 密度为320g/m2，碳纤维3k平纹织物的面密度为185.6g，YPH-CoFe2O4重量含量42％)，样 品标记为YPH-CF；
(4)利用热压罐成型工艺进行YPH-CF层压板的铺贴后，进行固化，复合材料固化温度 为120℃/4h，压力为0.6MPa。固化后得到吸波碳纤维增强塑料。
实施例5
(1)将四氧化三铁纳米粒子(Fe3O4，粒径15～30nm)在室温下加入到DA浓度为2mg/ml， PH＝8的Tris-HCl缓冲液中，配置浓度为1mg/mL混合液，250W超声30min，之后将混合液在室温下搅拌24h，最后经去离子水离心洗涤并在80℃干燥，制得多巴胺改性的四氧化三铁(DA-Fe3O4，粒径20～35nm，作为吸波材料)；
(2)将R2300型号热熔型环氧树脂在烘箱80℃烘烤30min，之后加入树脂混料机中，再 再将DA-Fe3O4按含量5％加入，以100rpm的搅拌速度混料60min后，取出置于冷库备用，样品标记为R-Fe3O4；
(3)首先将R-Fe3O4树脂从冷库取出并在烘箱中70℃/30min，之后将R-Fe3O4树脂倒 入涂膜设备，辊筒转速3m/min，制作克重120g/m2的R-Fe3O4树脂胶膜，最后利用预浸料涂 布设备将胶膜与碳纤维3k平纹织物进行含浸制得吸波碳纤维预浸料(预浸料面密度为320g/m2，碳纤维3k平纹织物的面密度为185.6g，R-Fe3O4重量含量42％)，样品标记为 YPH-CF；
(4)利用热压罐成型工艺进行YPH-CF层压板的铺贴后，进行固化，复合材料固化温度 为120℃/4h，压力为0.6MPa。固化后得到吸波碳纤维增强塑料。
实施例6
与实施例1的区别在于，(1)中四氧化三铁纳米粒子的粒径为10～25nm，DA-Fe3O4粒径 为15～30nm。
实施例7
与实施例1的区别在于，(1)中四氧化三铁纳米粒子的粒径为85～100nm，DA-Fe3O4粒径 为90～105nm。
实施例8
与实施例1的区别在于，(1)中四氧化三铁纳米粒子的粒径为120～135nm，DA-Fe3O4粒 径为125～140nm。
实施例9
与实施例1的区别在于，(1)中四氧化三铁纳米粒子的粒径为1～10nm，DA-Fe3O4粒径为 5～10nm。
实施例10
与实施例1的区别在于，(3)中固化后预浸料面密度为360g/m2，碳纤维3k平纹织物的 面密度为162g/m2，YPH-Fe3O4重量含量为55％。
实施例11
与实施例1的区别在于，(3)中固化后预浸料面密度为280g/m2，碳纤维3k平纹织物的 面密度为196g/m2，YPH-Fe3O4重量含量为30％。
实施例12
与实施例1的区别在于，(3)中固化后预浸料面密度为280g/m2，碳纤维3k平纹织物的 面密度为224g/m2，YPH-Fe3O4重量含量为20％。
实施例13
与实施例1的区别在于，(3)中固化后预浸料面密度为375g/m2，碳纤维3k平纹织物的 面密度为150g/m2，YPH-Fe3O4重量含量为60％。
实施例14
与实施例1的区别在于，(2)中DA-Fe3O4的含量为3％。
实施例15
与实施例1的区别在于，(2)中DA-Fe3O4的含量为1％。
实施例16
与实施例1的区别在于，(2)中DA-Fe3O4的含量为8％。
实施例17
与实施例1的区别在于，(2)中将YPH-160型号热熔型环氧树脂换为中威北化7180型号 热熔型氰酸酯树脂。
实施例18
与实施例1的区别在于，(2)中将YPH-160型号热熔型环氧树脂换为中威北化8201型号 热熔型双马树脂。
实施例19
与实施例1的区别在于，(2)中将YPH-160型号热熔型环氧树脂换为中慧柏新材R2300 型号热熔型环氧树脂。
实施例20
与实施例1的区别在于，(3)中固化后预浸料面密度为357g/m2，碳纤维3k平纹织物的 面密度为250g/m2，YPH-Fe3O4重量含量为30％。
实施例21
与实施例1的区别在于，(2)中以40rpm的搅拌速度混料90min。
实施例22
与实施例1的区别在于，(1)中超声的功率为150W，时间为60min，搅拌时间为36h，搅拌速度为600rpm，干燥温度为100℃。
对比例1
(1)首先将YPH-160树脂从冷库取出并在烘箱中70℃/30min，之后将YPH-160树脂倒 入涂膜设备，辊筒转速3m/min，制作克重120g/m2的YPH-160树脂胶膜，最后利用预浸料涂 布设备将胶膜与碳纤维3k平纹织物进行含浸制得吸波碳纤维预浸料(预浸料面密度为320g/m2，厚度为0.25mm，YPH-160重量含量42％)，样品标记为YPH-CF；
(4)利用热压罐成型工艺进行YPH-CF层压板的铺贴后，进行固化，复合材料固化温度 为120℃/4h，压力为0.6MPa。固化后得到吸波碳纤维增强塑料。
对比例2
(1)将YPH-160型号热熔型环氧树脂在烘箱80℃烘烤30min，之后加入树脂混料机中， 再将Fe3O4粒子(粒径15～30，作为吸波材料)按含量5％加入，以1200rpm的搅拌速度混料 60min后，制得吸波碳纤维预浸料，取出置于冷库备用，样品标记为YPH2-Fe3O4；
(2)首先将YPH-Fe3O4树脂从冷库取出并在烘箱中70℃/30min，之后将YPH-Fe3O4树 脂倒入涂膜设备，辊筒转速3m/min，制作克重120g/m2的YPH-Fe3O4树脂胶膜，最后利用预浸料涂布设备将胶膜与碳纤维3k平纹织物进行含浸制得吸波碳纤维预浸料(预浸料面密度 为320g/m2，厚度为0.25mm，YPH-Fe3O4重量含量42％)，样品标记为YPH-CF；
(4)利用热压罐成型工艺进行YPH-CF层压板的铺贴后，进行固化，复合材料固化温度 为120℃/4h，压力为0.6MPa。固化后得到吸波碳纤维增强塑料。
吸波性能和力学性能测试
对上述实施例制备得到的吸波碳纤维增强塑料的力学性能和吸波性能进行测试。
力学性能测试
拉伸性能测试：电子万能试验机，型号UTM5105(深圳三思纵横科技股份有限公司)， 测试方法参考ASTM标准：D3039-07。
弯曲强度性能测试：电子万能试验机，型号UTM5105(深圳三思纵横科技股份有限公司)， 测试方法参考ASTM标准：D7264-07。
剪切强度性能测试：电子万能试验机，型号UTM5105(深圳三思纵横科技股份有限公司)， 测试方法参考ASTM标准：D4255-01。
根据力学性能测试要求，制备各实施例和对比例相应厚度的吸波碳纤维增强塑料。
吸波性能测试
将各实施例和对比例的吸波碳纤维增强塑料加工成内径3.04mm，外径7.0mm，厚度2～3mm的圆环，采用同轴线法、通过美国Agilent公司型号为N5244A的矢量网络分析仪对其在8.2-12.4GHz进行电磁参数测试。
上述测试结果如表1所示。
表1
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请利用多巴胺的自聚合作用，用多巴胺对磁性吸波粒子进行表面改性，在磁性吸波 粒子表面形成了聚多巴胺包覆层。该多巴胺改性的磁性吸波粒子相较于普通磁性吸波粒子， 由于多巴胺活性基团的存在，使改性后的磁性吸波粒子在预浸料中有良好的分散性，不易团 聚。因此，多巴胺改性的磁性吸波粒子可以充分分散在预浸料中，显著提高了材料的结构均 匀性。均匀分布的磁性吸波粒子一方面可以提高最终形成的碳纤维复合材料的力学性能，另 一方面可以进一步提升其对碳纤维电磁性能的提升。综上，通过利用多巴胺改性的磁性吸波 粒子，解决了现有问题中吸波碳纤维预浸料中的吸波材料容易分散不均匀的问题，进而提升 了碳纤维复合材料的结构稳定性和吸波性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员 来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等 同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种吸波碳纤维预浸料，包括树脂基体和浸渍有所述树脂基体的碳纤维，其特征在于，所述树脂基体包括待固化树脂组分和吸波材料，所述吸波材料为多巴胺改性的磁性吸波粒子。
2.根据权利要求1所述的吸波碳纤维预浸料，其特征在于，所述磁性吸波粒子为Fe3O4粒子、Ni粒子、Co粒子和CoFe2O4粒子中的任意一种或多种，优选所述磁性吸波粒子的粒径为10～100nm，优选所述多巴胺改性的磁性吸波粒子的粒径为15～105nm。
3.根据权利要求1所述的吸波碳纤维预浸料，其特征在于，所述吸波碳纤维预浸料中所述树脂基体的重量含量为20～55％，优选为30％-55％，优选所述树脂基体中所述吸波材料的重量含量为3～5％。
4.根据权利要求1所述的吸波碳纤维预浸料，其特征在于，所述树脂基体为环氧树脂基体、双马树脂基体和氰酸酯树脂基体中的任意一种或多种，优选所述环氧树脂基体为昆山裕博YPH-160型号热熔型环氧树脂基体和慧柏新材R2300型号热熔型环氧树脂基体中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的吸波碳纤维预浸料，其特征在于，所述碳纤维的面密度为150～250g/m2，优选所述吸波碳纤维预浸料的面密度为280～360g/m2。
6.一种权利要求1至5中任一项所述的吸波碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤S1，将吸波材料分散在熔融树脂基体中形成混合料，所述吸波材料为多巴胺改性的磁性吸波粒子；
步骤S2，将所述混合料涂敷碳纤维，得到吸波碳纤维预浸料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
将树脂基体加热形成熔融树脂基体；
将吸波材料与所述熔融树脂基体以40～100rpm转速搅拌混合60～90min，得到所述混合料。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括吸波材料的制备过程，所述吸波材料的制备过程包括：
将磁性吸波粒子在室温下与多巴胺/Tris-HCl缓冲液混合形成混合液；
将所述混合液超声处理30～60min后搅拌24～36h得到改性后体系；
对所述改性后体系进行洗涤、干燥，得到所述吸波材料，
其中，所述超声的功率为150～250W，所述搅拌的速度为600～1200rpm，所述干燥的温度为80～100℃。
9.一种吸波碳纤维增强塑料，采用权利要求1至5中任一项所述的吸波碳纤维预浸料固化而成。
10.根据权利要求9所述的吸波碳纤维增强塑料，其特征在于，所述吸波碳纤维增强塑料包括一层或多层叠置的所述吸波碳纤维预浸料热压固化而成。
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