CN102220572A - 一种“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电磁波屏蔽材料技术领域，具体涉及一种“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料及其制备方法。本发明提出的复合材料是将银膜镀覆在秸秆上，具体步骤包括秸秆洗净、浸入硅烷偶联剂溶液、烘干、自催化化学镀银等；复合材料的银膜与秸秆基材的粘附性好，能通过3M公司思高
Description
技术领域
本发明属于电磁波屏蔽材料技术领域，具体涉及一种“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料及其制备方法。
背景技术
随着电子技术的快速发展，人们生产和生活中使用的电子产品和设备越来越多，而大多数的电子产品如微波炉、电冰箱、电热毯、计算机以及无线电、雷达等的发射装置都会不同程度地产生电磁辐射。电磁辐射不仅造成电子产品之间的相互干扰，而且还污染人类生存的空问，危害人类的健康，是一种“看不见、闻不到、摸不着”的污染，被称为“无形杀手”。为此，各个国家或国际组织先后制定了严格的防止电磁干扰的各种法规，以限制电子公害的发展。虽然电磁波传播的渗透能力极强，但优良的导电或导磁材料可以用来屏蔽电磁波辐射。
我国是农业大国，秸秆资源非常丰富，每年产出的秸秆大约为7亿吨，已经利用的秸秆约为5亿吨，也就是还有大约2亿吨的秸秆被白白浪费。在三农季节，焚烧秸秆现象十分严重，不仅浪费了秸秆资源，所产生的粉尘烟雾还给环境带来严重污染。造成这一现象的根本原因是秸秆的经济价值不高，无法调动工农业应用的积极性，在政府部门投入不足的情况下，秸秆废弃焚烧的情况还会延续下去。要从根本上改变这一现状，就要提高秸秆的经济价值，变废为宝。本发明的目的在于将秸秆功能化，转化为环保型导电材料，极大的提升秸秆的经济价值。
在以往的专利中，我们发明了一种“铜/秸秆”电磁波屏蔽复合材料(顾隽婕，吕银祥中国发明专利，申请号：201110029175.1，申请日期：2011.01.27)，与“铜/秸秆”电磁波屏蔽复合材料相比，“银/秸秆”复合材料具有如下优势：(1)制备工艺更简单；由于银具有自催化功能，化学镀银不需要事先催化活化；(2)抗腐蚀性强；由于银对空气中的氧气/水汽不敏感，复合材料的使用寿命长；(3)生物活体兼容；铜类复合材料直接接触容易造成皮肤感染和病变，而银类复合材料稳定性高，常用于生命体的外包裹覆。(4)导电率高；银的导电率比铜高，可适用于屏蔽性能要求更高的场所。
发明内容
本发明提出一种“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料及其制备方法，复合材料由秸秆及覆盖在秸秆表面的银膜组成。复合材料的具体制备方法为：将秸秆表面进行改性，引入活性基团巯基或氨基，自组装及自催化化学镀，使得银镀层与秸秆表面之间通过Ag-S或Ag-N化学键相连接；由于银镀层是自催化原位生成，且与秸秆表面是化学键作用力，使得银镀层与秸秆之间的剥离强度极大提高。
本发明提出的“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料的制备方法，其具体步骤为：
1)清洁秸秆：将秸秆漂洗、烘干；
2)秸秆表面改性：将清洁后的秸秆浸泡在硅烷偶联剂溶液中3～5分钟，取出，烘干；
3)化学镀银：将改性后的秸秆浸泡在银化学镀液中，于室温化学镀5～30分钟，取出洗净，烘干，制得“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料。
本发明中，所用的秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆中的任意一种。
本发明中，银膜/秸秆的重量比为1/4～1/10。
本发明中，硅烷偶联剂溶液的溶质为3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的任意一种；溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、1-丁醇或丙酮中的任意一种；硅烷偶联剂溶液的质量浓度为0.01％～5％。
本发明中，银化学镀液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质为：硝酸银(浓度5～10g/L)、氨水(质量浓度28％)(浓度14～20mL/L)、氢氧化钠(浓度2.5～5g/L)、葡萄糖(浓度8～15g/L)。
由于银镀层与秸秆表面通过化学键相连接，且自催化化学镀原位生成，本发明制备的“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料具有高剥离强度、高导电性、高电磁波屏蔽效能等优点，能通过3M公司思
胶带的测试；“银/秸秆”复合材料在0.15～1050MHz的范围内，电磁波屏蔽效能大于40dB，即电磁波防辐射率大于99.99％；该复合材料具备电导率高、耐空气/水汽腐蚀、废弃物可降解、成本低廉、制作工艺简单等特点，可广泛用于医疗机构大型检测仪器，如核磁共振、心电图测试、X-光透视等的辐射屏蔽，也可用于家用环保型防辐射服，具有极大的市场前景和应用价值。
本发明的另一个优点是，秸秆材料来源广泛、可再生，不排放任何废气，没有任何毒害物生成，可有效提高土地产出率，促进循环经济发展。
附图说明
图1为“银/秸秆”复合材料的实物照片。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明
实施例1
将重量为3g的麦秸秆用去离子水洗净，烘干，置于浓度为0.01％的3-氨基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，浸泡5分钟，取出，用乙醇淋洗，烘干，得表面改性的麦秸秆。
将硝酸银(5g)溶于500mL去离子水中，加入3mL氨水(质量浓度28％)，溶液从澄清变混浊再变澄清；加入氢氧化钠(2.5g)，溶液变混浊，再加入11mL氨水(质量浓度28％)，溶液再次澄清。将改性后的秸秆置于此溶液中，搅拌10分钟。
将葡萄糖(8g)溶于500mL去离子水中，溶解完毕，添加至上述溶液中，搅拌，室温化学镀5分钟，取出，用水洗净，烘干，得“银/秸秆”复合材料，银膜/秸秆的重量比为1/10，导电率为2.5×103S/m，经3M公司思
胶带测试合格；经频谱分析仪测试，电磁波屏蔽效能在0.15～1050MHz的范围内大于40dB。
实施例2
将重量为3g的稻秸秆用去离子水洗净，烘干，置于浓度为0.05％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的甲醇溶液中，浸泡3分钟，取出，用甲醇淋洗，烘干，得表面改性的稻秸秆。
将硝酸银(10g)溶于500mL去离子水中，加入6mL氨水(质量浓度28％)，溶液从澄清变混浊再变澄清；加入氢氧化钠(5g)，溶液变混浊，再加入14mL氨水(质量浓度28％)，溶液再次澄清。将改性后的秸秆置于此溶液中，搅拌10分钟。
将葡萄糖(15g)溶于500mL去离子水中，溶解完毕，添加至上述溶液中，搅拌，室温化学镀30分钟，取出，用水洗净，烘干，得“银/秸秆”复合材料，银膜/秸秆的重量比为1/4，导电率为1.7×103S/m，经3M公司思
胶带测试合格；经频谱分析仪测试，电磁波屏蔽效能在0.15～1050MHz的范围内大于40dB。
实施例3
将重量为10g的玉米秸秆用去离子水洗净，烘干，置于浓度为5％的3-巯基丙基三甲氧基硅烷的丙酮溶液中，浸泡5分钟，取出，用丙酮淋洗，烘干，得表面改性的玉米秸秆。
将硝酸银(8g)溶于500mL去离子水中，加入5mL氨水(质量浓度28％)，溶液从澄清变混浊再变澄清；加入氢氧化钠(4g)，溶液变混浊，再加入13mL氨水(质量浓度28％)，溶液再次澄清。将改性后的秸秆置于此溶液中，搅拌10分钟。
将葡萄糖(13g)溶于500mL去离子水中，溶解完毕，添加至上述溶液中，搅拌，室温化学镀20分钟，取出，用水洗净，烘干，得“银/秸秆”复合材料，银膜/秸秆的重量比为1/5，导电率为2.3×103S/m，经3M公司思
胶带测试合格；经频谱分析仪测试，电磁波屏蔽效能在0.15～1050MHz的范围内大于40dB。
实施例4
将重量为15g的棉花秸秆用去离子水洗净，烘干，置于浓度为2.5％的3-巯基丙基三乙氧基硅烷的1-丁醇溶液中，浸泡5分钟，取出，用1-丁醇淋洗，烘干，得表面改性的棉花秸秆。
将硝酸银(6g)溶于500mL去离子水中，加入4mL氨水(质量浓度28％)，溶液从澄清变混浊再变澄清；加入氢氧化钠(3g)，溶液变混浊，再加入12mL氨水(质量浓度28％)，溶液再次澄清。将改性后的秸秆置于此溶液中，搅拌10分钟。
将葡萄糖(10g)溶于500mL去离子水中，溶解完毕，添加至上述溶液中，搅拌，室温化学镀15分钟，取出，用水洗净，烘干，得“银/秸秆”复合材料，银膜/秸秆的重量比为1/7，导电率为3.7×103S/m，经3M公司思
胶带测试合格；经频谱分析仪测试，电磁波屏蔽效能在0.15～1050MHz的范围内大于40dB。
实施例5
将重量为10g的大豆秸秆用去离子水洗净，烘干，置于浓度为1％的3-巯基丙基三甲氧基硅烷的异丙醇溶液中，浸泡5分钟，取出，用异丙醇淋洗，烘干，得表面改性的大豆秸秆。
将硝酸银(7g)溶于500mL去离子水中，加入5mL氨水(质量浓度28％)，溶液从澄清变混浊再变澄清；加入氢氧化钠(4g)，溶液变混浊，再加入13mL氨水(质量浓度28％)，溶液再次澄清。将改性后的秸秆置于此溶液中，搅拌10分钟。
将葡萄糖(13g)溶于500mL去离子水中，溶解完毕，添加至上述溶液中，搅拌，室温化学镀25分钟，取出，用水洗净，烘干，得“银/秸秆”复合材料，银膜/秸秆的重量比为2/9，导电率为3.2×103S/m，经3M公司思胶带测试合格；经频谱分析仪测试，电磁波屏蔽效能在0.15～1050MHz的范围内大于40dB。
实施例6
将重量为3g的麦秸秆用去离子水洗净，烘干，置于浓度为0.5％的3-巯基丙基三甲氧基硅烷的丙酮溶液中，浸泡3分钟，取出，用丙酮淋洗，烘干，得表面改性的麦秸秆。
将硝酸银(5g)溶于500mL去离子水中，加入3mL氨水(质量浓度28％)，溶液从澄清变混浊再变澄清；加入氢氧化钠(3g)，溶液变混浊，再加入12mL氨水(质量浓度28％)，溶液再次澄清。将改性后的秸秆置于此溶液中，搅拌10分钟。
将葡萄糖(8g)溶于500mL去离子水中，溶解完毕，添加至上述溶液中，搅拌，室温化学镀25分钟，取出，用水洗净，烘干，得“银/秸秆”复合材料，银膜/秸秆的重量比为2/9，导电率为2.9×103S/m，经3M公司思
胶带测试合格；经频谱分析仪测试，电磁波屏蔽效能在0.15～1050MHz的范围内大于40dB。
Claims (2)
1.一种“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料，其特征在于该复合材料由秸秆及覆盖在秸秆表面的银膜组成，具体为将秸秆表面进行改性，引入活性基团巯基或氨基，通过自组装及自催化化学镀，使得银镀层与秸秆表面之间通过Ag-S或Ag-N化学键相连接；由于银镀层是自催化原位生成，且与秸秆表面是化学键作用力，使得银镀层与秸秆之间的剥离强度极大提高，形成“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料。
2.一种如权利要求1所述的“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
1)清洁秸秆：将秸秆漂洗、烘干；
2)秸秆表面改性：将清洁后的秸秆浸泡在硅烷偶联剂溶液中3～5分钟，取出，烘干；
3)化学镀银：将改性后的秸秆浸泡在银化学镀液中，于室温化学镀5～30分钟，取出洗净，烘干，制得“银/秸秆”电磁波屏蔽复合材料；
其中，秸秆为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆或棉花秸秆中的任意一种；
其中，银膜/秸秆的重量比为1/4～1/10；
其中，硅烷偶联剂溶液的溶质为3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的任意一种；溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、1-丁醇或丙酮中的任意一种；硅烷偶联剂溶液的质量浓度为0.01％～5％；
其中，银化学镀液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：
硝酸银浓度5～10g/L；
氨水(质量浓度28％)浓度14～20mL/L；
氢氧化钠浓度2.5～5g/L；
葡萄糖浓度8～15g/L。
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