[发明专利]一种基于可膨胀聚合物微球制备电磁屏蔽材料的方法

说明书

本发明公开了一种基于可膨胀聚合物微球制备电磁屏蔽材料的方法，其特点是先利用超声或搅拌将导电填料分散在水溶液中，再将可膨胀聚合物微球分散在上述溶液中，随后经过滤，洗涤，干燥，热压过程获得可应用于导电、电磁屏蔽领域的具有隔离网络的聚合物泡沫材料。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽材料制备领域，具体涉及一种轻质、柔性电磁屏蔽材料的制备方法。

背景技术

电子设备是航空航天设备的重要组成部分，然而，电子设备散发的电磁辐射不仅相互干扰降低设备性能，也会引起信息泄漏危害国防安全。消除电磁辐射是保障航空航天用电子设备安全性的主要途径。与以反射电磁波为主的金属材料相比，聚合物基柔性电磁屏蔽材料因其高吸收、低反射、低密度、易加工的优点成为研究热点，受到学术界和工业界的广泛关注。材料的导电率和结构是影响电磁屏蔽效能的重要因素。聚合物材料的导电率可以通过增加导电填料的填充量和构建导电网络两种方式实现。另外，构筑泡孔结构不仅降低聚合物基电磁屏蔽材料的密度，而且能增加电磁波在材料内部发生多重反射的次数。增加多重反射可以增加电磁波与材料接触的几率，从而增强材料对电磁波的吸收损耗。因此该方法利于实现构筑轻质、高效电磁屏蔽材料的设想。例如，Zhan和他的合作者（Nanoscale, 2019, 11, 1011）通过超临界发泡技术成功开发了具有隔离网络的碳纳米管/橡胶复合材料。然而，当碳纳米管含量较高时，材料的膨胀比较低，密度较高。因此，开发一种具有导电隔离网络的超低密的聚合物电磁屏蔽材料仍是一个巨大的难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种基于可膨胀聚合物微球制备轻质、柔性电磁屏蔽材料的方法，其特点是先利用超声或搅拌将导电填料分散在水溶液中，再将可膨胀聚合物微球分散在上述溶液中，随后经过滤，洗涤，干燥，热压过程获得可应用于导电、电磁屏蔽领域的具有隔离网络的聚合物泡沫材料。

本发明目的是由以下技术措施实现的：

一种基于可膨胀聚合物微球制备电磁屏蔽材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在表面活性剂作用下，利用超声或搅拌将导电填料分散在水中，导电填料与表面活性剂的质量比为100~0.01；

（2）通过搅拌将可膨胀聚合物微球分散在上述溶液中，获得导电填料与可膨胀聚合物微球的复合悬浮液；

（3）导电填料与可膨胀聚合物微球的复合悬浮液经过滤，洗涤，干燥等过程，获得复合材料粉末，随后在10~200℃下热压30 s~100 min，室温冷压30 s~100 min后，获得轻质、柔性聚合物泡沫材料。

表面活性剂为硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠，月桂基磺化琥珀酸单脂二钠，单十二烷基磷酸酯钾，十六烷基三甲基溴化铵，失水山梨醇脂肪酸酯，烷基酚聚氧乙烯醚-10中的至少一种；导电填料为炭黑，碳纳米管，石墨，石墨烯，银纳米线，铜纳米线，镍纳米线，MXene中的至少一种；超声或搅拌时间为5分钟~10小时。

可膨胀聚合物微球为丙烯酸共聚物可膨胀微球，丙烯酸酯共聚物可膨胀微球，聚氨酯可膨胀微球中的至少一种；微球直径为0.01~1000微米；搅拌时间为5分钟~10小时。

干燥温度为10~100℃；干燥时间为1小时~50小时；

轻质、柔性聚合物泡沫材料具有三维的导电填料隔离网络结构，导电填料的重量分数为0.01~50 wt%。

一种基于可膨胀聚合物微球制备电磁屏蔽材料的方法制备密度为0.001~0.9 g/cm³、电磁屏蔽效能为10~70 dB的轻质、柔性聚合物泡沫材料。

轻质、柔性聚合物泡沫材料可用于导电材料和电磁屏蔽材料领域。

本发明的优势为：