CN105658043B - 一种电磁屏蔽膜材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁屏蔽膜材料及其制备方法，该方法包括(1)预处理基底，使其带上正电荷；(2)然后浸渍于具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液中，使其带上负电荷，待充分吸附后取出洗涤，得到中间组装物A；(3)再浸渍于导电高分子单体溶液中，待充分吸附后取出，并浸渍于氧化剂溶液中氧化聚合，使其带上正电荷，聚合结束后洗涤，得到中间组装物B；(4)多次重复步骤(2)和(3)，然后干燥即得；或者，步骤(1)中预处理使基底带上负电荷，同时将步骤(2)和(3)对调。本发明采用层层组装技术，制备工艺简单，生产成本低，制得的电磁屏蔽膜材料结构可控，厚度可调，对基底没有具体限制与要求，且导电性能好，屏蔽效能高。

Description

一种电磁屏蔽膜材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电磁屏蔽膜材料及其制备方法。
背景技术
电磁的运用在现代社会越来越广泛，给人们带来的便捷也越来越多，如家用的微波炉，个人用通讯设备，军用雷达等等。与此同时，电磁波引发的危害也不可忽视。电脑的普及，使得电脑病、电磁过敏症频频出现，长时间使用电脑之后，会感到身体疲劳、眼睛疲倦、肩痛、头痛、想睡、不安，严重时导致人的免疫机能下降、人体中的钙质减少、流产、视觉障碍，阻碍细胞分裂如癌、白血病、脑肿瘤等。不仅仅如此，电磁波泄露在军事领域的危害更是严重。在当今的战争中，高度信息化和电子化使飞机、坦克、战舰等所处的环境日益复杂。电磁干扰造成的严重后果更是不堪设想的，如信息被窃取，通讯瘫痪等。
电磁屏蔽材料主要是通过对电磁波的反射与吸收来达到对电磁波屏蔽的目的，其中被反射的电磁波由于未被真正的“耗散”，会对环境造成二次污染(在军事领域内这种被反射的电磁波更是会带来如信息泄露、雷达反侦察失效等严重的后果)，而被吸收的电磁波最终被材料转化为其他形式的能而“耗散”。所以吸波材料成为了电磁屏蔽材料研究中的热门课题。目前现有的电磁屏蔽织物制备方法包括以下几类：
(1)将防电磁辐射纤维(纱线)与常规纤维(纱线)混纺(织)：几种主要的防电磁辐射的纤维(纱线)有金属丝或金属纤维、本征导电聚合物纤维、含有纳米金属粉石墨炭黑的混纺丝等，还包括后来发展应用的的金属化纤维(纱线)，即通过涂层或镀层使纤维(纱线)包裹一层导电金属膜。这种方法的缺点是织物较重，同时生产本征导电聚合物纤维的成本高，含有纳米颗粒的混纺丝工艺难控制；
(2)镀金属织物：包括电镀、化学镀、真空磁控溅射等。不足之处在于电化学镀耗能大，对环境污染严重，而且生产所需设备和工艺要求复杂；
(3)电磁屏蔽涂层织物：选用具有电磁波吸收功能的涂层剂，经涂层整理、热处理后就可在织物表面包覆一层具有电磁波屏蔽的膜，达到电磁屏蔽的目的。经涂层处理后的织物不透气，手感差。
电磁屏蔽材料还包括填充导电纤维而制成的复合材料，如添加碳纤维，炭黑，超细石墨颗粒等。填充料在复合材料中的分散不均一导致材料性能不佳是这种方法主要的缺陷。
除上述电磁屏蔽材料外，目前现有技术也已报道可从产品结构角度来提高屏蔽性能，如采用不同的底层、中间层、表面层等类似三明治结构，利用不同材料各自的特殊性质达到具有电磁屏蔽功能的目的。然而，采用三明治结构的电磁屏蔽材料一般较厚，而且层与层之间的结合力不强，从而导致其在实际使用过程中失效。
而电磁屏蔽膜材料由于薄、轻、柔韧性好、膜结构稳定已成为近年电磁屏蔽材料的研究热点。中国发明专利CN201410095788公开了一种在基片上连续生产碳纳米管电磁屏蔽膜的方法，但该方法对设备要求高，操作复杂，且反应需在1100-1200℃下进行，不但生产成本高，而且对产品质量的精准控制也相对较难。因此，一种以低成本、可产业化的方式生产结构可调的电磁屏蔽膜材料亟待开发。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有的电磁屏蔽材料厚重，制备工艺复杂，设备要求苛刻，生产成本高的缺陷，提供一种电磁屏蔽膜材料及其制备方法。本发明的电磁屏蔽膜材料采用层层组装技术制备，通过选用具有电磁波吸收功能的构筑单元，利用基本的静电作用力，在基底上组装多层电磁屏蔽膜材料，制备工艺简单，生产成本低。而且本发明的电磁屏蔽膜材料层与层之间没有明显的界限，结合力强，膜厚度可以在纳米或微米级别进行调控，厚度薄，重量轻，结构可调，同时导电性能好，屏蔽效能高，尤其是在电磁波吸收功能上效果显著。
本发明提供了一种电磁屏蔽膜材料的制备方法，所述制备方法按方式一或方式二进行，
所述方式一包括如下步骤：
(1)对基底进行预处理，使其带上正电荷；
(2)将预处理的基底浸渍于具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液中，使其带上负电荷，待基底表面充分吸附该纳米材料后取出，洗涤，得到中间组装物A；
(3)将中间组装物A浸渍于导电高分子单体溶液中，待中间组装物A表面充分吸附导电高分子单体后取出，并浸渍于氧化剂溶液中，进行化学氧化聚合，使其带上正电荷，聚合结束后，洗涤，得到中间组装物B；
(4)多次重复步骤(2)和(3)，在基底上组装形成多层电磁屏蔽膜，干燥，即得电磁屏蔽膜材料；
所述方式二包括如下步骤：
(I)对基底进行预处理，使其带上负电荷；
(II)将预处理的基底浸渍于导电高分子单体溶液中，待基底表面充分吸附导电高分子单体后取出，并浸渍于氧化剂溶液中，进行化学氧化聚合，使其带上正电荷，聚合结束后，洗涤，得到中间组装物A’；
(III)将中间组装物A’浸渍于具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液中，使其带上负电荷，待中间组装物A’表面充分吸附该纳米材料后取出，洗涤，得到中间组装物B’；
(IV)多次重复步骤(II)和(III)，在基底上组装形成多层电磁屏蔽膜，干燥，即得电磁屏蔽膜材料。
步骤(1)和步骤(I)中，所述的基底为本领域常规使用的基底，包括无机非金属材料，合成塑料材料和纤维织物材料。所述的无机非金属材料为本领域常规使用的无机非金属材料，较佳地为硅片、石英片、玻璃和云母片中的一种。所述的合成塑料材料为本领域常规使用的合成塑料材料，较佳地为聚乙烯(PE)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。所述的纤维织物材料为本领域常规使用的纤维织物材料，包括天然纤维织物和合成纤维织物，所述的天然纤维织物一般为棉、毛和麻。
步骤(1)和步骤(I)中，所述的预处理较佳地按下述步骤进行：先用有机溶剂清洗，再用去离子水清洗，然后再经离子溶液处理，之后洗涤，干燥；所述的有机溶剂较佳地为乙醇和/或丙酮，所述的有机溶剂清洗较佳地为用超声波振荡清洗2～5次，每次清洗10～20min，所述的去离子水清洗较佳地为用超声波振荡清洗2～5次，每次清洗5～10min；
当所述的基底为无机非金属材料时，所述的有机溶剂清洗较佳地为依次采用甲苯、丙酮、氯仿和乙醇进行超声波振荡清洗，以除去基底表面附着的各种杂质；所述的有机溶剂清洗后较佳地还进行硫酸和双氧水混合溶液的加热煮沸处理，所述的加热煮沸处理较佳地至无气泡溢出；所述的离子溶液较佳地为带正电荷的大分子溶液，更佳地为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)溶液；所述的干燥较佳地在惰性气体氛围下进行，更佳地为在氮气和/或氩气氛围下进行；
当所述的基底为合成塑料材料时，所述的离子溶液较佳地为带正电荷的大分子溶液，更佳地为PDDA溶液；
当所述的基底为纤维织物材料时，较佳地根据不同纤维织物材质选择离子溶液，当所述纤维织物材料为天然棉或麻织物时，较佳地选用阳离子溶液，更佳地选用2，3-环氧丙基三甲基氯化铝(EP3MAC)溶液，使其带上正电荷；当所述纤维织物材料为天然毛织物时，较佳地选用酸溶液，更佳地选用盐酸溶液，使其带上正电荷，所述盐酸溶液的浓度较佳地为0.5～2.0mol/L；当所述纤维织物材料为合成纤维织物时，较佳地选用带正电荷的大分子溶液，更佳地选用PDDA溶液。
步骤(2)和步骤(III)中，所述的具有电磁屏蔽功能的纳米材料为本领域常规使用的具有电磁屏蔽功能的纳米材料，较佳地为石墨烯、氧化石墨、氧化石墨烯、碳纳米管和纳米铁中的一种或多种，所述的纳米铁为本领域常规使用的纳米铁，包括不同价态的纳米铁。
步骤(2)和步骤(III)中，所述的具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液的浓度较佳地为0.1～5.0mg/ml，更佳地为0.2～2.0mg/ml。
步骤(2)和步骤(III)中，所述的浸渍于具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液中的浸渍时间较佳地为10～30min。
步骤(3)和步骤(II)中，所述的导电高分子单体为本领域常规使用的导电高分子单体，较佳地为吡咯、苯胺和噻吩中的一种或多种。
步骤(3)和步骤(II)中，所述的导电高分子单体溶液的浓度较佳地为0.1～5.0mol/L，更佳地为0.5～2.0mol/L。
步骤(3)和步骤(II)中，所述的浸渍于导电高分子单体溶液中的浸渍时间较佳地为10～30min。
步骤(3)和步骤(II)中，所述的氧化剂为本领域常规使用的氧化剂，较佳地为三氯化铁或过硫酸铵，所述氧化剂溶液的浓度较佳地为0.2～3.0mol/L，更佳地为0.5～2.0mol/L。
步骤(3)和步骤(II)中，所述的化学氧化聚合的反应时间和反应温度较佳地按照本领域常识根据不同导电高分子单体选择。当所述导电高分子单体为吡咯单体时，所述的化学氧化聚合的反应时间较佳地为30～60min，反应温度较佳地为0～85℃，更佳地为0～10℃。
步骤(4)和步骤(IV)中，所述的重复步骤的次数较佳地可根据多层电磁屏蔽膜的基底材料和终产品设计需满足的屏蔽效能进行选择。
步骤(4)和步骤(IV)中，可根据实际情况，在所述的干燥后进行基底去除操作，所述的基底去除操作可按本领域常规手段进行。
本发明中，所述的电磁屏蔽膜材料的制备方法较佳地按照方式一进行。
本发明还提供了一种由上述制备方法制得的电磁屏蔽膜材料。
本发明的电磁屏蔽膜材料结构可控，厚度可调，电池屏蔽效能高，对基底包括基底的材质、大小和形状没有具体限制与要求，可根据不同使用目的选择不同的基底。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明采用层层组装技术制备电磁屏蔽膜材料，制备工艺简单，生产成本低，有利于工业化生产。
(2)本发明的电磁屏蔽膜材料结构可控，厚度可调，对基底没有具体限制与要求，可根据不同使用目的选择不同的基底。
(3)本发明的电磁屏蔽膜材料厚度薄、重量轻，导电性能好，屏蔽效能高，尤其是在电磁波吸收功能上，效果显著。
附图说明
图1为实施例1的电磁屏蔽织物的扫描电镜图片。
图2为实施例1和5的电磁屏蔽织物的屏蔽效能测试结果，其中，(PPY/GO)2表示两双层(PPY/GO)膜，(PPY/GO)4表示四双层(PPY/GO)膜。
图3为实施例2电磁屏蔽织物的屏蔽效能测试结果。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中：
所用羊毛织物的规格为2/2斜纹，平均厚度为1.4mm，面密度为180g/m2，为鄂尔多斯品牌的羊毛织物；所用吡咯单体购自国药集团化学试剂有限公司；所用棉布购自山东鲁泰集团有限公司；所用碳纳米管购自中国科学院成都有机化学有限公司；所用氧化石墨烯购自南京先丰纳米材料科技有限公司；其余原料均为市售。
所制备的电磁屏蔽膜根据选用的导电高分子单体和具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液及沉积周期数标记为(导电高分子/具有电磁屏蔽功能的纳米材料)×n，其中n表示沉积周期数。
实施例1
(1)对羊毛织物基底进行预处理，使其带上正电荷，具体预处理步骤如下：将羊毛织物浸泡在乙醇溶液中，并超声振荡洗涤15min，重复3次，然后再用去离子水浸泡羊毛织物，并超声振荡洗涤5min，重复3次；将洗涤好的羊毛织物浸泡在1mol/L的HCl溶液中30min，使其带上正电荷；处理结束后再用去离子水浸泡羊毛织物，手动搅拌清洗1min，重复3次；最后将羊毛织物放在65℃的恒温烘箱中5h进行干燥备用；
(2)将预处理后的羊毛织物基底浸渍于0.2mg/mL的氧化石墨烯(GO)溶液中，使其带上负电荷，15min后取出，用去离子水清洗4次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物A；
(3)将中间组装物A浸渍于0.5mol/L的吡咯单体溶液中，10min后取出，随后马上浸渍于0.5mol/L的FeCl3溶液中，在常温(25℃)下氧化反应聚合成聚吡咯(PPY)薄膜，使其带上正电荷，30min后取出，再用同样的去离子水洗4次，每次1min，洗去织物表面物理吸附的聚合物，得到中间组装物B，这样织物表面上就组装了一个双层的GO/PPY膜；
(4)重复步骤(2)和(3)三次，在基底上组装形成四层电磁屏蔽膜(GO/PPY)4，然后在65℃恒温烘箱烘干，即得电磁屏蔽膜材料。
实施例2
(1)对羊毛织物基底进行预处理，使其带上正电荷，具体预处理步骤如下：将羊毛织物浸泡在乙醇溶液中，并超声振荡洗涤15min，重复3次，然后再用去离子水浸泡羊毛织物，并超声振荡洗涤5min，重复3次；将洗涤好的羊毛织物浸泡在1mol/L的HCl溶液中30min，使其带上正电荷；处理结束后再用去离子水浸泡羊毛织物，手动搅拌清洗1min，重复3次；最后将羊毛织物放在65℃的恒温烘箱中5h进行干燥备用；
(2)将预处理后的羊毛织物基底浸渍于0.2mg/mL的氧化石墨烯(GO)溶液中，使其带上负电荷，15min后取出，用去离子水清洗4次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物A；
(3)将中间组装物A浸渍于0.5mol/L的吡咯单体溶液中，10min后取出，随后马上浸渍于0.5mol/L的FeCl3溶液中，在0-4℃下氧化反应聚合成聚吡咯(PPY)薄膜，使其带上正电荷，30min后取出，再用同样的去离子水洗4次，每次1min，洗去织物表面物理吸附的聚合物，得到中间组装物B，这样织物表面上就组装了一个双层的GO/PPY膜；
(4)重复步骤(2)和(3)三次，在基底上组装形成四层电磁屏蔽膜(GO/PPY)4，然后在65℃恒温烘箱烘干，即得电磁屏蔽膜材料。
实施例3
(1)对硅片基底进行预处理，使其带上正电荷，具体预处理步骤如下：依次用甲苯、丙酮、氯仿、乙醇和蒸馏水分别超声处理10min，以除去基底表面附着的各种杂质，然后在98％H2SO4和30％H2O2(v：v＝7：3)的混合溶液中加热煮沸(～20min)至无气泡溢出。冷却后用大量蒸馏水冲洗，再用氮气吹干，待用，这样处理过的硅基底表面含有大量硅羟基；将已处理的硅基底浸泡于1mg/mL聚二烯丙基二甲基铵盐酸盐(PDDA)中30min，使其表面通过自组装修饰一层带有正电荷的季铵化的氨基，这样修饰过的基片可用于基于静电力构筑的层状组装膜的制备；
(2)将预处理后的硅片基底浸渍于1.0mg/mL的氧化石墨烯(GO)溶液中，使其带上负电荷，10min后取出，用去离子水清洗3次，每次1min，以除去表面的物理吸附，最后用氮气吹干，得到中间组装物A；
(3)将中间组装物A浸渍于2.0mol/L的吡咯单体溶液中，15min后取出，随后马上浸渍于1.0mol/L的FeCl3溶液中，在25℃下氧化反应聚合成聚吡咯(PPY)薄膜，使其带上正电荷，45min后取出，再用同样的去离子水洗4次，每次1min，以除去表面的物理吸附，最后用氮气吹干，得到中间组装物B，这样硅片基底上就组装了一个双层的GO/PPY膜；
(4)重复步骤(2)和(3)三次，在基底上组装形成四层电磁屏蔽膜(GO/PPY)4，最后用氮气吹干，即得电磁屏蔽膜材料。
实施例4
(1)对棉布基底进行预处理，使其带上正电荷，具体预处理步骤如下：将棉布浸泡在乙醇溶液中，并超声振荡洗涤15min，重复3次，然后再用去离子水浸泡棉布，并超声振荡洗涤5min，重复3次；将棉布取出在烘箱中60℃烘干，烘干后浸渍EP3MAC溶液30分钟；然后将棉布取出后用蒸馏水清洗，重复3次，每次清洗1min，再将棉布取出置于自封袋中静置24小时；再次将棉布取出，重复清洗3次，烘干，待用；
(2)将预处理后的棉布基底浸渍于2.0mg/mL的碳纳米管(CNTs)溶液中，使其带上负电荷，30min后取出，用去离子水清洗3次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物A；
(3)将中间组装物A浸渍于0.5mol/L的吡咯单体溶液中，10min后取出，随后马上浸渍于0.5mol/L的FeCl3溶液中，在25℃下氧化反应聚合成聚吡咯(PPY)薄膜，使其带上正电荷，60min后取出，再用同样的去离子水洗4次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物B，这样棉布基底上就组装了一个双层的CNTs/PPY膜；
(4)重复步骤(2)和(3)三次，在基底上组装形成四层电磁屏蔽膜(CNTs/PPY)4，然后在65℃恒温烘箱烘干，即得电磁屏蔽膜材料。
实施例5
(1)同实施例1的步骤(1)操作；
(2)同实施例1的步骤(2)操作；
(3)同实施例1的步骤(3)操作；
(4)重复步骤(2)和(3)一次，在基底上组装形成两层电磁屏蔽膜(GO/PPY)2，然后在65℃恒温烘箱烘干，即得电磁屏蔽膜材料。
实施例6
(1)对棉布基底进行预处理，使其带上正电荷，具体预处理步骤如下：将棉布浸泡在乙醇溶液中，并超声振荡洗涤15min，重复3次，然后再用去离子水浸泡棉布，并超声振荡洗涤5min，重复3次；将棉布取出在烘箱中60℃烘干，烘干后浸渍EP3MAC溶液30分钟；然后将棉布取出后用蒸馏水清洗，重复3次，每次清洗1min，再将棉布取出置于自封袋中静置24小时；再次将棉布取出，重复清洗3次，烘干，待用；
(2)将预处理后的棉布基底浸渍于1.5mg/mL的碳纳米管(CNTs)溶液中，使其带上负电荷，20min后取出，用去离子水清洗3次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物A；
(3)将中间组装物A浸渍于1.0mol/L的苯胺单体溶液中，10min后取出，随后马上浸渍于2.0mol/L的(NH4)2S2O8溶液中，在25℃下氧化反应聚合成聚苯胺(PANI)薄膜，使其带上正电荷，60min后取出，再用同样的去离子水洗4次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物B，这样棉布基底上就组装了一个双层的CNTs/PANI膜；
(4)重复步骤(2)和(3)三次，在基底上组装形成四层电磁屏蔽膜(CNTs/PANI)4，然后在65℃恒温烘箱烘干，即得电磁屏蔽膜材料。
实施例7
(1)对聚乙烯(PE)片基底进行预处理，使其带上正电荷，具体预处理步骤如下：将PE片浸泡在丙酮溶液中，并超声振荡洗涤10min，重复5次，然后再用去离子水浸泡PE片，并超声振荡洗涤10min，重复5次；将PE片取出在烘箱中60℃烘干，烘干后浸渍PDDA溶液30分钟；然后将PE片取出后用蒸馏水清洗，重复3次，每次清洗1min，烘干，待用；
(2)将预处理后的PE片基底浸渍于5.0mg/mL的纳米铁溶液中，使其带上负电荷，20min后取出，用去离子水清洗3次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物A；
(3)将中间组装物A浸渍于0.1mol/L的噻吩单体溶液中，10min后取出，随后马上浸渍于0.2mol/L的(NH4)2S2O8溶液中，在40℃下氧化反应聚合成聚噻吩(PEDOT)薄膜，使其带上正电荷，60min后取出，再用同样的去离子水洗4次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物B，这样PE片基底上就组装了一个双层的Fe/PEDOT膜；
(4)重复步骤(2)和(3)五次，在基底上组装形成六层电磁屏蔽膜(Fe/PEDOT)6，然后在65℃恒温烘箱烘干，即得电磁屏蔽膜材料。
实施例8
(1)对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)片基底进行预处理，使其带上正电荷，具体预处理步骤如下：将PET片浸泡在丙酮溶液中，并超声振荡洗涤20min，重复2次，然后再用去离子水浸泡PET片，并超声振荡洗涤20min，重复2次；将PET片取出在烘箱中60℃烘干，烘干后浸渍PDDA溶液30分钟；然后将PE片取出后用蒸馏水清洗，重复3次，每次清洗1min，烘干，待用；
(2)将预处理后的PET片基底浸渍于0.5mg/mL的石墨烯(GNS)溶液中，使其带上负电荷，30min后取出，用去离子水清洗3次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物A；
(3)将中间组装物A浸渍于0.3mol/L的苯胺单体溶液中，10min后取出，随后马上浸渍于0.3mol/L的(NH4)2S2O8溶液中，在0℃下氧化反应聚合成聚苯胺(PANI)薄膜，使其带上正电荷，60min后取出，再用同样的去离子水洗4次，每次1min，以除去表面的物理吸附，得到中间组装物B，这样PET片基底上就组装了一个双层的GNS/PANI膜；
(4)重复步骤(2)和(3)九次，在基底上组装形成十层电磁屏蔽膜(GNS/PANI)10，然后在65℃恒温烘箱烘干，即得电磁屏蔽膜材料。
效果实施例1
将实施例1～4制得的电磁屏蔽膜材料进行屏蔽效能测试，屏蔽效能测试方法如下：将制备的电磁屏蔽膜材料加持在两个波导的中间，利用矢量网络分析仪测试分散系数S11和S21，并利用微波相关理论计算出屏蔽效能。测试结果显示：在3.9GHz～6.0GHz的频率范围内，实施例1的电磁屏蔽膜材料的电磁波屏蔽性能达到15～24dB，实施例2为19～26dB，实施例3为3～8dB，实施例4为13～21dB。实施例5～8的电磁波屏蔽性能同效果实施例1。
效果实施例2
测试实施例1，2，4制得的电磁屏蔽膜材料的电阻，测试结果如下：实施例1的电磁屏蔽膜材料的电阻为90Ω，实施例2为75Ω，实施例4为98Ω。

Claims (15)

1.一种电磁屏蔽膜材料的制备方法，所述制备方法按方式一或方式二进行，所述方式一包括如下步骤：
(1)对基底进行预处理，使其带上正电荷；
(2)将预处理的基底浸渍于具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液中，使其带上负电荷，待基底表面充分吸附该纳米材料后取出，洗涤，得到中间组装物A；
(3)将中间组装物A浸渍于导电高分子单体溶液中，待中间组装物A表面充分吸附导电高分子单体后取出，并浸渍于氧化剂溶液中，进行化学氧化聚合，使其带上正电荷，聚合结束后，洗涤，得到中间组装物B；
(4)多次重复步骤(2)和(3)，在基底上组装形成多层电磁屏蔽膜，干燥，即得电磁屏蔽膜材料；
所述方式二包括如下步骤：
(I)对基底进行预处理，使其带上负电荷；
(II)将预处理的基底浸渍于导电高分子单体溶液中，待基底表面充分吸附导电高分子单体后取出，并浸渍于氧化剂溶液中，进行化学氧化聚合，使其带上正电荷，聚合结束后，洗涤，得到中间组装物A’；
(III)将中间组装物A’浸渍于具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液中，使其带上负电荷，待中间组装物A’表面充分吸附该纳米材料后取出，洗涤，得到中间组装物B’；
(IV)多次重复步骤(II)和(III)，在基底上组装形成多层电磁屏蔽膜，干燥，即得电磁屏蔽膜材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(I)中，所述的基底为无机非金属材料、合成塑料材料和纤维织物材料中的一种；所述的预处理按下述步骤进行：先用有机溶剂清洗，再用去离子水清洗，然后再经离子溶液处理，之后洗涤，干燥；所述的有机溶剂为乙醇和/或丙酮，所述的有机溶剂清洗为用超声波振荡清洗2～5次，每次清洗10～20min，所述的去离子水清洗为用超声波振荡清洗2～5次，每次清洗5～10min。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(I)中，所述的无机非金属材料为硅片、石英片、玻璃和云母片中的一种；所述的合成塑料材料为聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯；所述的纤维织物材料为天然纤维织物或合成纤维织物，所述的天然纤维织物为棉、毛和麻中的一种。
4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(I)中，当所述的基底为无机非金属材料时，所述的有机溶剂清洗为依次采用甲苯、丙酮、氯仿和乙醇进行超声波振荡清洗；所述的有机溶剂清洗后进行硫酸和双氧水混合溶液的加热煮沸处理，至无气泡溢出；所述的离子溶液为带正电荷的大分子溶液；所述的干燥在惰性气体氛围下进行；
当所述的基底为合成塑料材料时，所述的离子溶液为带正电荷的大分子溶液；
当所述的基底为棉或麻天然纤维织物时，所述的离子溶液为阳离子溶液；当所述的基底为毛天然纤维织物时，所述的离子溶液为酸溶液；当所述的基底为合成纤维织物时，所述的离子溶液为带正电荷的大分子溶液。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的离子溶液为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液；所述的干燥为在氮气和/或氩气氛围下进行。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述的基底为合成塑料材料时，所述的离子溶液为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液；
当所述的基底为棉或麻天然纤维织物时，所述的离子溶液为2，3-环氧丙基三甲基氯化铝溶液；
当所述的基底为毛天然纤维织物时，所述的离子溶液为盐酸溶液，所述盐酸溶液的浓度为0.5～2.0mol/L；
当所述的基底为合成纤维织物时，所述的离子溶液为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(III)中，所述的具有电磁屏蔽功能的纳米材料为石墨烯、氧化石墨、氧化石墨烯、碳纳米管和不同价态纳米铁中的一种或多种。
8.如权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(III)中，所述的具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液的浓度为0.1～5.0mg/ml；
和/或，步骤(2)和步骤(III)中，所述的浸渍于具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液中的浸渍时间为10～30min。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(III)中，所述的具有电磁屏蔽功能的纳米材料溶液的浓度为0.2～2.0mg/ml。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(II)中，所述的导电高分子单体为吡咯、苯胺和噻吩中的一种或多种。
11.如权利要求1或10所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(II)中，所述的导电高分子单体溶液的浓度为0.1～5.0mol/L；
和/或，步骤(3)和步骤(II)中，所述的浸渍于导电高分子单体溶液中的浸渍时间为10～30min；
和/或，步骤(3)和步骤(II)中，所述的氧化剂为三氯化铁或过硫酸铵；所述氧化剂溶液的浓度为0.2～3.0mol/L。
12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(II)中，所述的导电高分子单体溶液的浓度为0.5～2.0mol/L；
和/或，步骤(3)和步骤(II)中，所述的氧化剂为三氯化铁或过硫酸铵；所述氧化剂溶液的浓度为0.5～2.0mol/L。
13.如权利要求1或10所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(II)中，当所述导电高分子单体为吡咯单体时，所述的化学氧化聚合的反应时间为30～60min，反应温度为0～85℃。
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(II)中，当所述导电高分子单体为吡咯单体时，所述的化学氧化聚合的反应温度为0～10℃。
15.如权利要求1～14中任一项所述的制备方法制得的电磁屏蔽膜材料。
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