[发明专利]一种多组分柔性纸基电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多组分柔性纸基电磁屏蔽材料及其制备方法，属于电磁屏蔽技术领域。基于24GHz以上频段的电磁污染，本发明以原位合成法制备的纳米银线@PI纤维与芳纶浆粕构建柔性纸基导电骨架，将氧化多壁碳纳米管浸渍填充在柔性纸基骨架的孔隙中，经压榨、干燥后，得到多组分柔性纸基电磁屏蔽材料。本发明不仅解决了传统纸基材料不耐高温和酸碱的特性，同时克服了传统填料法中纳米银线以及氧化多壁碳纳米管分散不均匀、团聚等现象。除此之外，所制备的多组分柔性纸基电磁屏蔽材料具有超薄、柔性、耐高温、易加工的特性，同时在5G高频波段具有优异的电磁屏蔽性能和机械性能，且便于携带。

技术领域

本发明涉及一种多组分柔性纸基电磁屏蔽材料及其制备方法，属于电磁屏蔽技术领域。

背景技术

目前，全球主要国家都在加快推进5G商用步伐，国际电信标准组织3GPP协议规定，5G独立组网主要使用两段频率：FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz-6GHz，又叫sub 6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz-52.6GHz，人们通常叫它毫米波(mmWave)。其中FR2频段的电磁波的波长较短、绕射能力差，信号的空间衰减非常严重。要实现5G通信商业化应用，满足更高的移动数据需求，未来需要部署更多的5G通讯基站来解决信号衰减的问题，同时采用高频和中低频联合组网的方式来满足用户的需求。5G通讯基站的大范围修建必不可避免对周围产生电磁干扰，它不仅会干扰各种精密电子设备的运行，影响设备的正常工作，还可能对人体健康造成潜在的不可预测的危害。目前针对24GHz以上频段的电磁屏蔽材料的研究较少，为满足5G时代电磁屏蔽材料的需求，对可应用于FR2频段的高效电磁屏蔽材料的研究具有重要意义。

目前对于纸基电磁屏蔽材料的研究相对较少，且多是作用于12.4GHz以下频段的电磁干扰。例如：公开号CN108794790A的发明专利公开了一种碳纳米管电磁屏蔽纸的制备方法，该专利以微纤化纤维素和碳纳米管为原料，通过真空抽滤制备了碳纳米管电磁屏蔽纸；公开号CN107418512A的发明专利公开了一种超薄纸基吸波材料的制备方法，该专利将再生纤维与改性后的碳纳米管共混，采用传统的湿法抄造工艺制备了超薄纸基吸波材料；公开号CN107938432A的发明专利公开了一种碳纳米纸复合材料的制备方法，以环氧树脂和镍钴铁改性的碳纳米管为原料，通过浇注制备了碳纳米纸复合材料。以上专利共同点主要是对12.4GHz以下频段的电磁波的电磁干扰具有一定的屏蔽作用，但是对于24GHz以上频段的电磁波的电磁干扰以及高温苛刻环境下的电磁屏蔽应用具有一定的局限，限制了纸基电磁屏蔽材料在高频段、高温、酸碱环境下或某些特殊领域的应用。

除此之外，传统纸基电磁屏蔽材料的制备，为了实现高导电的互联网络，通常需要填加高浓度的导电填料。然而导电填料大多分散性差，在纸基体中分散不均匀，纸基导电体出现断点，进而导致纸基电磁屏蔽材料的导电性较差。为实现纸基体的高导电性需要加载更多的导电填料才能形成连续的导电通道，过多填料的添加会使得纸基电磁屏蔽材料的柔性差、加工性能差，限制了其在精密柔性设备中的应用。

因此，需要提供一种可在24GHz以上频段和高温苛刻环境下工作的多组分柔性纸基电磁屏蔽材料及其制备方法。

发明内容

针对24GHz以上频段的电磁污染，本发明提供了一种以耐高温、耐酸碱腐蚀的高性能聚酰亚胺(PI)纤维和芳纶浆粕构建三维纸基体，采用原位合成法在PI纤维表面原位生长纳米银线，然后通过浸渍法负载含有氧化多壁碳纳米管的PI树脂增强纸基材料的机械性能以及电磁屏蔽性能；一方面纳米银线的原位合成和氧化多壁碳纳米管的浸渍克服了传统填料法中纳米银线和氧化多壁碳纳米管分散不均匀、团聚等现象；另一方面采用高性能PI纤维解决了传统纸基电磁屏蔽材料不耐高温和酸碱、柔性差等问题，有效提高了纸基电磁屏蔽材料的电磁屏蔽性能和机械性能，为高性能PI纤维复合材料拓宽应用范围。

本发明的第一个目的是提供一种制备纳米银线@PI纤维的方法，包括如下步骤：