[发明专利]一种核壳型甘蔗纤维掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种甘蔗纤维掺杂聚苯胺的电磁屏蔽材料及其制备方法。所述电磁屏蔽材料具有核壳型结构，以甘蔗纤维为核，掺杂聚苯胺为壳，便于发挥导电的掺杂聚苯胺壳层和电介质的甘蔗纤维内核两者之间的协同效应，电磁波可在壳层内部有效地发生反射，延长了电磁波穿透材料的有效路径。同时，本发明所得的材料颗粒具有一维纤维形貌，便于搭接成导电网络，可有效提高材料整体的电磁屏蔽性能。通过改变甘蔗纤维的尺寸、用量、单体浓度以及氧化剂的种类和用量可以方便地调节材料整体的电磁屏蔽性能。所述电磁屏蔽材料具有屏蔽效能高、屏蔽范围广、质轻、价廉的特点，可直接作为电磁屏蔽材料使用，也可以作为功能填料，填充至高分子基体中，赋予其电磁屏蔽性能。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽技术领域，具体涉及一种电磁屏蔽功能材料，尤其是涉及一种具有核壳型结构的电磁屏蔽材料，以及一种通过原位化学氧化聚合方法制备具有核壳型结构的甘蔗纤维掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料的方法。

背景技术

随着电子电器设备的小型化和无线电技术的快速发展，电磁污染己经一种新的社会公害。使用电磁屏蔽材料用以消除或减少电磁辐射污染是最有效的方法之一。聚苯胺由于原料易得，合成方法简单，结构多样，导电率较高及环境稳定性好等特点在电磁屏蔽领域具有巨大的实用价值和广阔的应用前景。为了同时满足理想电磁屏蔽材料的厚度薄、质量轻、吸波频带宽、吸收强的综合性能等要求，聚苯胺需要与其他材料进行复合，协同发挥不同组分的优势，近年来受到人们的广泛关注，是电磁屏蔽材料的一个重要发展方向。

CN 102134317A公开了一种碳纳米管/聚苯胺纳米复合导电粉末的制备方法。但是此种方法的制备过程中需要价格较贵的碳纳米管，且使用的乳化剂会残留在产物中，在一定程度上降低了材料的电导率，进而损失了材料的电磁屏蔽性能。

CN 103613760A公开了一种聚苯胺/四氧化三铁电磁复合材料的制备方法。该种方法合成工艺简单，合成的产物电导率稳定性好。但产物为球形颗粒，在实际应用中需要较大含量才能搭接成导电网络，起到电磁屏蔽作用，增加了制备成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统金属系电磁屏蔽材料的缺点，同时通过材料的结构设计，提供一种屏蔽效能高、屏蔽范围广、质轻、价廉的核壳型甘蔗纤维掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法。

本发明提供的甘蔗纤维掺杂聚苯胺的电磁屏蔽材料，其特征在于，所述的甘蔗纤维掺杂聚苯胺电磁屏蔽材料以甘蔗纤维为核，掺杂聚苯胺为壳，该种材料呈现核壳型结构。

本发明提供的甘蔗纤维掺杂聚苯胺的电磁屏蔽材料，其特征在于所述甘蔗纤维掺杂聚苯胺是采用原位化学氧化聚合法制备的。

本发明提供的甘蔗纤维掺杂聚苯胺的电磁屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配置掺杂酸溶液，将其均匀分成两份，备用；所选用酸为盐酸、硫酸、樟脑璜酸、十二烷基苯磺酸中的任意一种，所述掺杂酸浓度为0.5～2mol/L；

(2)称取适量的苯胺单体与甘蔗纤维相混合，静置30分钟后，将其加入其中一份掺杂酸溶液中，记为溶液A，其中所使用的甘蔗纤维的尺寸在20目～150目之间，甘蔗纤维在溶液A中的为含量是0.1～0.4g/mL，甘蔗纤维和苯胺单体的质量比是1:2～2:1之间；称取适量氧化剂溶于另一份掺杂酸溶液中，记为溶液B，其中氧化剂在溶液B中含量是0.55～2.20g/mL，氧化剂为过硫酸铵和重铬酸钾的混合物，质量比1:2～2:1之间；将上述溶液A和溶液B分别搅拌均匀后冷却至-10～0℃；

(3)将溶液B缓慢滴入溶液A中，在-10～0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为1～12h；

(4)反应完毕后，将反应产物进行过滤和洗涤，真空干燥后即得到核壳型甘蔗纤维掺杂聚苯胺的电磁屏蔽材料。