[发明专利]一种金属化多孔导电聚合物复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种金属化多孔导电聚合物复合材料及其制备方法和应用，具体公开了其制备方法，包括如下步骤：(1)制备导电填料溶液，(2)制备多孔导电聚合物材料(3)将多孔导电聚合物材料金属化处理。还公开了由此方法制备得到的金属化多孔导电聚合物复合材料。所得金属化的多孔导电聚合物复合材料的密度为0.2～0.8g/cm³，电导率为200～5000S/m，在X波段的电磁屏蔽效能为60～120dB。本发明简化了制备工艺，提高了金属颗粒与聚合物之间的结合强度，提高了多孔聚合物复合材料的机械强度，降低了聚合物和导电填料的添加量，在导电聚合物基复合材料和电磁屏蔽材料等领域具有重要应用价值。

技术领域

本发明涉及电子材料领域，具体涉及一种金属化的多孔导电聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着信息技术的快速发展，电子设备产生了大量电磁波，由此带来的电磁污染问题日益严重，其不仅会影响电子设备之间的正常工作，还会对人的身体健康造成影响。为解决上述问题，轻质且高性能的电磁屏蔽材料得到了越来越多人的重视，并得到飞速发展，该材料可反射并吸收空间中的电磁波，由此衰减电磁能量，是本领域研究热点。

传统上，金属材料由于具有高导电性，常被用在电磁屏蔽领域。然而，其高密度、高硬度、高加工成本和不耐腐蚀等特点限制其在现代电子领域的应用。目前，在聚合物基体上进行金属涂层是一种有效的解决方案，常用方法有喷涂法、磁控溅射法、化学镀法、电镀法等，不过金属颗粒与聚合物之间由于缺少有效的键合，常常导致金属涂层的开裂或脱落，由此造成材料电磁屏蔽性能的下降。

此外，现有技术中通常采用增加填料含量的方式增加导电性，进而提高电磁屏蔽性能。然而填料的增加必然增加了复合材料的密度，而高密度的材料由于其自身重量高，限制了复合材料的应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺点，提供一种轻质的金属化导电聚合物材料。

本发明的解决方案是将导电填料直接分散于包含有聚合物的溶剂中，通过冷冻干燥处理，得到多孔导电聚合物材料，之后通过金属前驱体的吸附与还原，在聚合物表面和内部原位合成金属颗粒。

本发明一个方面提供了一种金属化多孔导电聚合物复合材料，其具有苯乙烯类热塑性聚合物基底，苯乙烯类热塑性聚合物基体内部及表面具有导电材料，且苯乙烯类热塑性聚合物基底为三维多孔状；

聚合物基底表面的导电材料为镶嵌于聚合物基底内表面和外表面的金属纳米颗粒。

在本发明的技术方案中，所述苯乙烯类热塑性聚合物基体内部包含导电材料为导电填料；

优选地，所述导电填料为片状或线状导电填料，更优选为碳纳米管(CNT)、碳纤维(CF)、碳纳米纤维(CNF)、石墨烯(Gr)、石墨、银纳米线(AgNW)、片状银粉、铜纳米线(CuNW)、片状铜粉或MXene中的一种或多种的组合。

在本发明的优选的技术方案中，导电填料在金属化多孔导电聚合物复合材料中的含量为0.5～70wt.％，例如3-50wt.％、5wt.％、6wt.％、7wt.％、8wt.％、9wt.％、10wt.％、15wt.％、20wt.％、25wt.％、30wt.％、35wt.％、40wt.％。

在本发明的技术方案中，所述苯乙烯类热塑性聚合物基底是由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)中的一种或多种制成。

在本发明的技术方案中，所述金属纳米颗粒为银纳米颗粒和/或铜纳米颗粒。

在本发明的技术方案中，所述金属纳米颗粒的尺寸为10～300nm。