[发明专利]一种高强度优异电磁屏蔽环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料制造领域，一种高强度优异电磁屏蔽环氧树脂复合材料的制备方法，以环氧树脂为基体、四针状氧化锌（T‑ZnO/Ag）和多壁碳纳米管（MWCNTs）作为复合导电填料，通过预铺设填料法，首先形成致密的协同增强导电网络骨架，随后灌注加入环氧树脂固化得到兼具高强度和优异电磁屏蔽性能复合材料；本发明利用具有优异空间维度结构优势的T‑ZnO/Ag和具有高长径比特色的一维MWCNTs相互搭接贯穿在环氧树脂基体中形成协同增强的导电网络，同时通过致密沉积导电网络结构保证了环氧树脂基体优异力学性能的有效保持；本发明制备方法简单、操作简便，工艺稳定性高，所得材料具有优异的力学性能和超高电磁屏蔽性能，非常具有实用价值。

技术领域

本发明涉及高分子材料制造领域，具体涉及一种以环氧树脂为基体的兼具优异力学性能和电磁屏蔽性能的复合材料的制造技术。

背景技术

电磁屏蔽材料是指利用屏蔽材料阻隔、反射或者衰减电磁波达到电磁屏蔽目的的材料。复合电磁屏蔽材料的性能与填料和基体的性质、材料的厚度、填料的含量和分散状态、复合材料的制备工艺和结构设计等密切相关。通常情况下，导电填料越趋向于片状结构、尺寸越小、含量越高和分散越均匀，基体的表面张力越弱和结晶度越高，则复合材料具有更好的电磁屏蔽效果。虽然关于复合电磁屏蔽材料的研究及制备很多，但很多基体材料本身力学性能就比较有限，导电填料的引入则会进一步降低材料的力学性能，导致复合材料甚至毫无力学性能可言。这类电磁屏蔽材料即使具有很高的电磁屏蔽性能，较低的力学性能也会极大地限制其在很多领域的应用。因此，如何解决高效电磁屏蔽性能与材料本身高力学性能之间的矛盾，是开发有应用前景的电磁屏蔽材料的关键。

由于环氧树脂具有优异的力学性能和综合性能，环氧树脂基电磁屏蔽材料具有巨大的发展和应用潜力。目前报道的环氧树脂基电磁屏蔽材料，大部分是通过添加大量导电填料实现较高的电磁屏蔽效能，大量填料的引入也使得环氧树脂本身的力学性能消失殆尽。也有报道将环氧树脂通过真空浸渍的方法引入石墨烯气凝胶或碳纳米管海绵的三维网络中，虽然这种方法可以不降低甚至在一定程度上提高材料整体的力学性能，但有效波段的电磁屏蔽性能最高也只有45dB左右，而且石墨烯气凝胶和碳纳米管海绵制备过程复杂，成本高昂，真空浸渍的成型方法也不利于工业化推广。

因此，现有的环氧树脂基电磁屏蔽材料难以兼顾优异的力学性能和电磁屏蔽性能，如何解决二者之间互相制约的难题，找到一种工艺简单且成本低廉的制备方法，在低含量导电填料的添加下实现基体中致密导电网络结构的构筑是关键问题。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种高强度优异电磁屏蔽环氧树脂复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种高强度优异电磁屏蔽环氧树脂复合材料，由复合导电填料和环氧树脂固化体系构成；所述复合导电填料为具有特殊空间结构的四针状氧化锌负载银和多壁碳纳米管；所述环氧树脂固化体系由基体树脂、固化剂和促进剂组成，所述基体树脂为双酚F型环氧树脂，所述固化剂为六氢苯二甲酸酐，所述促进剂为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚。

所述复合材料的具体制备方法为：对四针状氧化锌负载银和多壁碳纳米管复合填料进行预处理，随后利用四针状氧化锌负载银优异的空间维度结构优势和多壁碳纳米管的高长径比，将预处理后的复合导电填料通过预铺设填料法在模具中预先形成致密的导电网络骨架，随后灌注加入所述环氧树脂固化体系，控制四针状氧化锌负载银和多壁碳纳米管构筑的协同导电网络完全处于复合材料的底部并固化，利用具有优异空间维度结构优势的四针状氧化锌负载银和具有高长径比特色的一维多壁碳纳米管相互搭接贯穿在环氧树脂基体中形成协同增强导电网络，同时通过致密沉积导电网络结构确保了环氧树脂基体优异力学性能的有效保持，从而获得了一种兼具优异电磁屏蔽性能与良好机械性能的环氧导电复合材料。

进一步的，所用四针状氧化锌负载银和多壁碳纳米管的质量比为（9:1）~（7:3），所用复合导电填料总质量与环氧树脂固化体系的质量比为（1:9）~（4:6）；所述环氧树脂固化体系中，基体树脂、固化剂和促进剂的用量为本领域常用的用量。