[发明专利]一种电磁协同增强的多孔轻质聚氨酯电磁屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电磁协同增强的多孔轻质聚氨酯电磁屏蔽复合材料及其制备方法，是以具有高磁导率的包镍多壁碳纳米管与高电导率的多壁碳纳米管作为混合填料构筑电导和磁导网络，以聚氨酯弹性体为基体，通过聚离子液体改善碳纳米材料在基体内的分散性和与基体的相容性，采用非溶剂诱导相分离法得到复合材料。本发明的制备工艺简单，所得复合材料具有密度低、比屏蔽性能高和屏蔽效能可控等优点，在航空航天领域有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及导电聚合物复合材料及其制备领域，特别涉及一种电磁协同增强的多孔轻质聚氨酯电磁屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术

随着当今社会电子通讯技术的快速发展，给人类生活带来了巨大便利的同时也带来了严重的电磁污染的问题。电磁污染不仅无形中对人类健康和环境产生着不良影响，而且对一些精密电子器件的正常工作也会造成严重的千扰，甚至会使计算机等缺乏信息安全保障从而引起重要信息泄露。因此研发高性能的电磁屏蔽材料显得尤为重要。

碳纳米管(MWCNT)是一维碳纳米材料，具有优异的电导率和极大的长径比，在电磁屏蔽复合材料领域已显示出在提供优异的EMI屏蔽效果方面的巨大潜力。包镍碳纳米管是一种磁性导电填料，通过其与聚合物基体复合得到的磁性导电复合材料是一种兼具电损耗和磁损耗的电磁辐射防护材料，具有轻、薄、柔韧、吸收频带宽、吸收效能高且使用方便等特点，具有较高的应用价值。

中国专利CN108586809A公开了一种碳纳米管基复合填料的制备方法和一种环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料。具体公开了以Fe₃O₄纳米颗粒为原料制备Fe₃O₄@Ag-COOH纳米颗粒，以碳纳米管为原料制备氨基化碳纳米管，再将二者进行酰胺化反应制备碳纳米管基复合填料。然后将这种碳纳米管基复合填料、环氧树脂和固化剂混合后，倒入模具中通过固化成型的方法制备得到电磁协同增强的环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料。但该制备方法仅仅对碳纳米管基复合填料和环氧树脂进行简单的混合，并没有调控填料在聚合物基体中的分散，因此导致该材料电磁屏蔽效能一般。

中国专利CN 108178930 A公开了一种电磁屏蔽用硅橡胶纳米复合材料及其制备方法。具体公开一种先构建出三维连续的石墨烯/碳纳米管/镧系金属氧化物网络骨架，然后再回填硅橡胶，硫化定型得到的电磁屏蔽复合材料。但该制备方法对设备要求较高，工序较复杂，不适合大批量生产。

因此，制备工艺简单的同时，具有高电磁屏蔽效能的电磁屏蔽复合材料亟待挖掘。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供了一种电磁协同增强的多孔轻质聚氨酯电磁屏蔽复合材料及其制备方法，以期可以获得轻质、高电磁屏蔽性能的电磁屏蔽复合材料。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明首先公开了一种电磁协同增强的多孔轻质聚氨酯电磁屏蔽复合材料，其特点在于，包括按质量百分比构成的如下组分：

进一步地，所述聚离子液体为P[MMA-VEIm][PF₆]，所述聚离子液体的用量占所述多壁碳纳米管和所述包镍多壁碳纳米管总质量的25％。更进一步地，所述聚离子液体P[MMA-VEIm][PF₆]按如下方法制得：

65℃的条件下，将甲基丙烯酸甲酯、1-乙烯基咪唑和偶氮二异丁腈按质量比1:1:0.02溶于DMF中，在氮气氛围下搅拌24h；再在45℃的条件下加入过量的1-溴乙烷，继续反应24h；用乙醚将所得聚合物沉淀出来，然后用镊子取出并放入表面皿中，在鼓风干燥箱中80℃干燥4h，最后在真空条件下110℃干燥12h以除去DMF，得到P[MMA-VEIm][Br]；