[发明专利]一种功能化纳米复合电磁屏蔽涂料及制备方法和应用

说明书

本发明属于电磁屏蔽材料技术领域，一种功能化纳米复合电磁屏蔽涂料，包括石墨烯插层银纳米线复合填料、聚乙烯醇和水；石墨烯插层银纳米线复合填料由层状石墨烯和核壳复合材料组成；核壳复合材料在一维银纳米线表面包覆聚多巴胺组成；一种功能化纳米复合电磁屏蔽涂料制备方法，通过原位合成法在一维银纳米线表面包覆聚多巴胺，然后与层状石墨烯复合得到石墨烯插层银纳米线复合填料，再加入聚乙烯醇水溶液中得到功能化纳米复合电磁屏蔽涂料。本发明公开的功能化纳米复合电磁屏蔽涂料具有较好的粘结性并且在X波段具有优异的电磁屏蔽性能，并可在隐身材料和柔性电子领域应用。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域，更具体的说是涉及一种功能化纳米复合电磁屏蔽涂料及制备方法和应用。

背景技术

近年来，高性能电磁屏蔽涂料在军用和民用领域发挥着愈来愈重要的作用，聚合物由于其独有的特性如粘弹性、耐腐蚀和良好的加工性能等在电磁屏蔽涂料领域扮演着重要角色。

其中，聚乙烯醇(PVA)不但具有良好的成膜性、粘附性和化学稳定性，而且可完全生物降解，废弃之后避免对环境产生二次污染，成为电磁屏蔽涂料的理想基体材料。但是，聚乙烯醇的导电性能差，不利于实现电磁屏蔽，因此提高聚乙烯醇复合材料电导率以显著提高涂料的电磁屏蔽性能，是本领域研究的重点。

针对于此，一维银纳米线由于超高的电导率而被广泛应用于聚合物基复合电磁屏蔽材料中，其具有较大的长径比能够聚合物基体中形成导电网络结构，有利于电磁波的吸收和衰减。但是，银纳米线之间较大的接触电阻严重限制了其在电磁屏蔽材料领域的广泛应用，从而影响了聚合物电磁屏蔽材料领域的发展。

因此，提供一种功能化纳米复合电磁屏蔽涂料及制备方法和应用是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种功能化纳米复合电磁屏蔽涂料及制备方法和应用，其中功能化纳米复合电磁屏蔽涂料具有良好的电磁屏蔽性能，并且具备粘附性高、可生物降解的特点，可应用于隐身材料和柔性电子领域，而且本发明公开的制备方法操作简单，具有实际应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种石墨烯插层银纳米线复合填料，由石墨烯纳米片以及在所述石墨烯纳米片之间插层的核壳复合材料组成；所述核壳复合材料由一维银纳米线以及在所述一维银纳米线表面包覆的聚多巴胺组成。

上述优选技术方案的有益效果是：本发明中利用聚多巴胺含有丰富的π电子云，可以诱导持续的电子自旋共振信号，具有良好的导电性和顺磁性；此外，聚多巴胺中含有活泼的双键和活性官能团，可与多个基团发生化学反应，其对几乎所有类型的表面都具有牢固的附着力，因此采用聚多巴胺对银纳米线表面进行改性可以降低银纳米线之间的接触电阻；石墨烯与石墨、碳纤维、碳纳米管等其他碳材料相比，具有更高的电导率和量子霍尔效应，可以突破碳材料的局限性，在电磁屏蔽涂料领域发挥巨大潜力。

本发明还提供了一种功能化纳米复合电磁屏蔽涂料，包括上述石墨烯插层银纳米线复合填料、聚乙烯醇和水；所述石墨烯插层银纳米线复合填料与所述聚乙烯醇的质量比≤50％，所述聚乙烯醇与所述去离子水中的质量比为5％～15％。

优选的，所述聚乙烯醇的分子量为10000～200000，醇解度≥98％。

上述优选技术方案的有益效果是：本发明公开的功能化纳米复合电磁屏蔽涂料中，利用聚乙烯醇的分子链中存在大量的羟基，能够与多种官能团发生化学反应，使得其具有良好的粘附力；利用聚多巴胺包覆银纳米线和壳结构在聚乙烯醇基体中形成导电网络结构，促进了电磁波在材料内部的反射和吸收，提高了复合涂料的电磁屏蔽性能；将银纳米线插层于导电性良好的层状石墨烯中增大了石墨烯片层之间的间隙，为电磁波的多重反射提供了有效场所，增强了电磁波的衰减，进而使得涂料的电磁屏蔽性能大幅度提升。

一种如上述功能化纳米复合电磁屏蔽涂料的制备方法，具体包括如下步骤：