[发明专利]一种电磁屏蔽纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电磁屏蔽纳米纤维及其制备方法，使用的纺丝工艺简单，不需要使用电场，所制备的纳米纤维直径较静电纺丝纤维直径要小的多，可达350‑600nm；本发明使用二异氰酸酯将具有电磁屏蔽性能的氧化石墨烯与基体聚合物聚酰胺进行交联，一方面，提高氧化石墨烯的分散性，另一方面，将处理后的氧化石墨烯与基体聚合物端部的氨基或羧基(其中氨基比羧基反应活性强)进行反应，纺丝后可以提高纤维的电磁屏蔽性能，屏蔽范围宽，且有助于性能的持久性，本发明采用的方法工艺简单，可以在较温和的条件下即可发生交联。

技术领域

本发明属于纳米纤维材料领域，特别涉及一种电磁屏蔽纳米纤维及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，电子产品和电器得到了广泛应用，但是经过研究证明，这些产品产生的电磁辐射会对人体产生影响，且在军事对抗中，电磁波也会影响信息的安全，因此，有必要开发一种具有高屏蔽效果的电磁屏蔽材料。

目前，制备电磁屏蔽材料一般是将电磁屏蔽材料加入到聚合物中混合后，进行纺丝，但是存在屏蔽效果低以及添加量大的问题，且电磁屏蔽材料存在易团聚、分散性差、耐久性差的问题，影响纤维的力学性能。

纳米纤维由于具有纳米尺度而具有特殊的特点，如具有小尺寸效应、量子尺寸效应，具有吸收频带宽、质量轻等特点，但是现有技术中，常用的纺丝工艺有静电纺丝、干法纺丝、湿法纺丝等工艺，其中静电纺丝可以制得直径较小的纳米纤维，但是此种方法需要构建一个大电场，对设备要求较高。所以，有必要研制一种电磁屏蔽纳米纤维，具有较小直径，较好的电磁屏蔽性能，且性能持久，力学性能较好。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种电磁屏蔽纳米纤维及其制备方法，该方法的工艺设备简单，直径可达纳米级，且电磁屏蔽性能较好，性能持久，力学性能较好。

本发明的一种电磁屏蔽纳米纤维，原料为：聚酰胺、二异氰酸酯、氧化石墨烯、溶剂，获得的纺丝溶液通过气体喷纺工艺制备得到，其中各组分的质量份数为：聚酰胺45-65、二异氰酸酯15-25、氧化石墨烯3-15、溶剂100-140，所述的二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯。

所述溶剂选自DMF、丙酮、甲酸溶液。

所得纳米纤维直径为350-600nm。

本发明还涉及上述纳米纤维的制备方法，包括以下步骤，

(1)将氧化石墨烯加入到一部分溶剂中，超声分散均匀，然后加入二异氰酸酯，在50-100℃充分反应1-8h，

(2)将聚酰胺加入到剩余溶剂中，在室温下500-600r/min搅拌混合均匀，加入到步骤(1)的溶液中，然后在45-95℃下反应0.5-3h；

(3)将步骤(2)获得的溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。

纺丝工艺参数：载气压力为0.001-100MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为0.2-12m/s，喷丝口到收集板的距离为5-25cm。

本发明的有益效果在于：

(1)使用的纺丝工艺简单，不需要使用电场，所制备的纳米纤维直径较静电纺丝纤维直径要小的多，可达350-600nm；

(2)本发明使用二异氰酸酯将具有电磁屏蔽性能的氧化石墨烯与基体聚合物聚酰胺进行交联，一方面，提高氧化石墨烯的分散性，另一方面，将处理后的氧化石墨烯与基体聚合物端部的氨基或羧基(其中氨基比羧基反应活性强)进行反应，纺丝后可以提高纤维的电磁屏蔽性能，屏蔽范围宽，且有助于性能的持久性，本发明采用的方法工艺简单，可以在较温和的条件下即可发生交联。

具体实施方式