[发明专利]一种柔性再生碳纤维的纤维素基电磁屏蔽薄膜的制备方法及其产物

说明书

本发明公开了一种柔性再生碳纤维的纤维素基电磁屏蔽薄膜的制备方法及其产物。通过再生碳纤维进行多巴胺改性后进行纳米磁性金属粒子复合后与银纳米线和纤维素在真空抽滤、磁场取向条件下自组装堆叠成膜，形成电磁屏蔽薄膜层，后进行无机疏水表面处理得柔性再生碳纤维的纤维素基电磁屏蔽薄膜。本发明对废弃碳纤维复合材料高温裂解制备而成的再生短切碳纤维，进行形貌结构和电磁性能的探究与调控，在现今碳达峰、碳中和目标策略背景下，具有绿色环保经济的重要意义。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽技术领域，具体涉及一种柔性再生碳纤维的纤维素基电磁屏蔽薄膜的制备方法及其产物。

背景技术

信息传输的快速发展和电气设备的广泛应用，带来了环境中无处不在的电磁波和大量的电磁波辐射，电磁污染也成为了继水污染、大气污染、噪声污染之后的第四大污染源。对地球生物的生活环境，健康系统，商业，通讯，军事等领域产生了负面影响。电磁辐射屏蔽材料对电磁波进行吸收和反射，可以极大程度的减少电磁辐射污染和干扰。

碳纤维是含碳量95％以上的高强度、高模量的纤维材料，具有良好的力学、热学、电学性能，作为结构材料和功能材料，常被用做各种基体复合材料的增强功能体。越来越广泛地应用在生产生活中。

然而由于纤维增强复合材料难以分解，基体与功能相键合强，一些废弃碳纤维复合材料造成的环境污染与资源浪费现已成为了我国严重的环境、社会与经济问题。

通过对废弃碳纤维复合材料高温绿色裂解，得到了再生的碳纤维材料，再生碳纤维经过了高温处理过程，具有光滑的表面显微结构和更高的导电性，所以其表面重构和功能调控是关键所在。

在电磁屏蔽领域，由于碳纤维具有低的磁导率、高的电导率，导致其吸收强度低、阻抗匹配不佳等缺陷，因此需要进一步改性和复合处理才能有效的提高产品的性能。

专利申请202011111352.6中使用浓酸对短切碳纤维进行表面处理，通过水热反应与高温热处理在碳纤维上负载磁性纳米物质，抽滤得到磁性短切碳纤维薄膜。专利申请CN201911383063.9公开了一种改性碳纤维，利用多巴胺自聚合反应对碳纤维和填料进行表面改性，填料接枝在碳纤维表面；经高温碳化后形成导电导磁的一体化结构。然而本发明中自组装形成的晶体结构使得磁性纳米粒子具有高度的均匀性和稳定性，提高了电磁屏蔽薄膜材料的极化和磁化损耗。本专利通过对废弃碳纤维复合材料裂解回收的碳纤维进行表面重构与功能调控，具有绿色环保重要意义。

发明内容

为了克服现有技术当中存在的电磁波辐射污染，现有电磁屏蔽材料吸收效应低、密度大、柔性低等缺陷，以及提升针对再生碳纤维的回收再利用，调控优化形貌、电磁性能。

本发明的目的在于提供一种柔性再生碳纤维的纤维素基电磁屏蔽薄膜的制备方法及其产物。

通过对柔性再生碳纤维的改性处理后结合纤维素基电磁屏蔽薄膜，进一步提升产品的导电性和柔性，带来更高的屏蔽效能。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

一种柔性再生碳纤维的纤维素基电磁屏蔽薄膜的制备方法，包括：

将再生碳纤维由多巴胺改性得到的改性再生碳纤维层，在所述改性再生碳纤维层表面设置由金属有机框架，所述金属有机框架为负载有纳米磁性金属离子的多孔碳结构层；

改性再生碳纤维层和负载有纳米磁性金属离子的多孔碳结构层形成的再生碳纤维复合材料；

将所述再生碳纤维复合材料，与银纳米线和纤维素在真空抽滤、磁场取向条件下自组装堆叠成膜，形成电磁屏蔽薄膜层；

在所述电磁屏蔽薄膜层表面涂覆无机疏水涂层后得到所述柔性再生碳纤维的纤维素基电磁屏蔽薄膜。