CN105778218B - 一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料及其制备方法，该电磁屏蔽材料由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯、右旋聚乳酸、铜纳米纤维、氧化锌纳米线、异氰酸酯、亚油酸、氯化钯、铁酸钴、硼酸锌、秸秆粉、对氟氯苄、磷钼酸、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯‑丙烯酸共聚物、过氧化二异丙苯、钛酸酯偶联剂TMC‑201、浓硝酸、丙酮。本发明的电磁屏蔽材料磁屏蔽性好，导电性能和力学性能优异，抗干扰能力强，且制备的电磁屏蔽材料的性价比高，制备工艺简单，可适用于多数电磁屏蔽领域应用，具有广泛的应用市场前景。

Description

一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料及其制备方法
技术领域
本发明属于磁屏蔽材料技术领域，具体涉及一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料及其制备方法。
背景技术
随着科技的高速发展，各种电子仪器设备如雷达、卫星、微波炉、移动无线电话等各种的高频率电磁波器件和仪器在国防和民用领域的应用日益增多，电磁波引起的电磁干扰成为一种新的社会公害。电磁波污染成为继噪音污染、空气污染、水污染之后的第四大污染。电磁波可以对电子仪器、设备造成干扰和破坏，影响其正常工作；还会对人体造成伤害，严重损害人的身心健康。
目前电磁屏蔽材料市场竞争大，传统电磁屏蔽材料存在抗干扰性能较差、制作成本高、使用范围窄、密度大、易腐蚀等问题，在实际应用中会受到一定的限制。纳米纤维由于其具有高比表面积、大长径比、高孔隙率和高表面凝聚力，因此，我们开发一种含纳米纤维的电磁屏蔽材料及其制备方法来改善传统电磁屏蔽材料的以上不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料及其制备方法，以解决上述现有技术的以上不足。
本发明涉及的一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯36-60份、右旋聚乳酸12-32份、铜纳米纤维10-24份、氧化锌纳米线4-18份、异氰酸酯3-16份、亚油酸0.5-3份、氯化钯0.4-2份、铁酸钴4-11份、硼酸锌1-9份、秸秆粉3-13份、对氟氯苄2-12份、磷钼酸1-5份、乙撑双硬脂酸酰胺2-8份、乙烯-丙烯酸共聚物0.5-2份、过氧化二异丙苯0.2-3份、钛酸酯偶联剂TMC-201 0.5-2份、浓硝酸适量、丙酮适量。
作为本发明的进一步改进，所述铜纳米纤维的直径为80-200nm，长度为1-5um。
作为本发明的进一步改进，所述的含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯42-56份、右旋聚乳酸15-28份、铜纳米纤维13-21份、氧化锌纳米线7-14份、异氰酸酯8-15份、亚油酸1.2-2.5份、氯化钯0.8-1.5份、铁酸钴5-9份、硼酸锌3-7份、秸秆粉5-10份、对氟氯苄5-10份、磷钼酸2-4份、乙撑双硬脂酸酰胺3-6份、乙烯-丙烯酸共聚物0.8-1.7份、过氧化二异丙苯0.6-2.3份、钛酸酯偶联剂TMC-201 0.8-1.6份、浓硝酸适量、丙酮适量。
一种所述的含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜纳米纤维、氧化锌纳米线、秸秆粉分别加入浓硝酸溶液中，超声分散1-4h，超声分散温度为50-85℃，超声分散功率为180-250W，过滤洗涤干燥，备用，过滤洗涤干燥，备用；
（2）将钛酸酯偶联剂TMC-201溶解于丙酮中，然后加入氯化钯、铁酸钴、硼酸锌和上述经处理的铜纳米纤维、氧化锌纳米线以及秸秆粉，超声混合均匀，得到混合液A；
（3）将高密度聚乙烯、右旋聚乳酸加入上述混合液A中，搅拌混合均匀，再加入对氟氯苄和异氰酸酯，继续搅拌混合均匀，得到混合液B；
（4）将混合液B干燥以去除丙酮，得到粉末状混合物C；
（5）将粉末状混合物C与余下组分混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为165-242℃，螺杆转速为50-300r/min，挤出造粒即得含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（1）中超声分散2.5h，超声分散温度为68℃，超声分散功率为230W。
作为本发明的进一步改进，所述步骤（4）中采用冷冻干燥法干燥，其冷冻干燥温度为-18℃，冷冻干燥时间为48小时。
作为本发明的进一步改进，所所述步骤（5）各段挤出温度为176-230℃，螺杆转速为85r/min。
本发明具有如下有益效果：
本发明的电磁屏蔽材料在频率范围30MHz~1GHz下，电磁屏蔽率为55~71dB，磁屏蔽性好；体积电阻率为2.8~4.7Ω•cm，导电性能优异；拉伸强度为37~48MPa，断裂伸长率为376~415%，力学性能优异，抗干扰能力强，且制备的电磁屏蔽材料的性价比高，制备工艺简单，可适用于多数电磁屏蔽领域应用，具有广泛的应用市场前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步描述，但不局限于此。
实施例1
一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯36份、右旋聚乳酸12份、铜纳米纤维10份、氧化锌纳米线4份、异氰酸酯3份、亚油酸0.5份、氯化钯0.4份、铁酸钴4份、硼酸锌1份、秸秆粉3份、对氟氯苄2份、磷钼酸1份、乙撑双硬脂酸酰胺2份、乙烯-丙烯酸共聚物0.5份、过氧化二异丙苯0.2份、钛酸酯偶联剂TMC-201 0.5份、浓硝酸适量、丙酮适量。
所述铜纳米纤维的直径为80-200nm，长度为1-5um。
上述含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜纳米纤维、氧化锌纳米线、秸秆粉分别加入浓硝酸溶液中，超声分散1h，超声分散温度为50℃，超声分散功率为180W，过滤洗涤干燥，备用，过滤洗涤干燥，备用；
（2）将钛酸酯偶联剂TMC-201溶解于丙酮中，然后加入氯化钯、铁酸钴、硼酸锌和上述经处理的铜纳米纤维、氧化锌纳米线以及秸秆粉，超声混合均匀，得到混合液A；
（3）将高密度聚乙烯、右旋聚乳酸加入上述混合液A中，搅拌混合均匀，再加入对氟氯苄和异氰酸酯，继续搅拌混合均匀，得到混合液B；
（4）将混合液B冷冻干燥以去除丙酮，其冷冻干燥温度为-18℃，冷冻干燥时间为48小时，得到粉末状混合物C；
（5）将粉末状混合物C与余下组分混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为165-242℃，螺杆转速为50r/min，挤出造粒即得含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料。
实施例2
一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯60份、右旋聚乳酸32份、铜纳米纤维24份、氧化锌纳米线18份、异氰酸酯16份、亚油酸3份、氯化钯2份、铁酸钴11份、硼酸锌19份、秸秆粉13份、对氟氯苄12份、磷钼酸5份、乙撑双硬脂酸酰胺8份、乙烯-丙烯酸共聚物2份、过氧化二异丙苯3份、钛酸酯偶联剂TMC-201 2份、浓硝酸适量、丙酮适量。
所述铜纳米纤维的直径为80-200nm，长度为1-5um。
上述含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜纳米纤维、氧化锌纳米线、秸秆粉分别加入浓硝酸溶液中，超声分散4h，超声分散温度为85℃，超声分散功率为250W，过滤洗涤干燥，备用，过滤洗涤干燥，备用；
（2）将钛酸酯偶联剂TMC-201溶解于丙酮中，然后加入氯化钯、铁酸钴、硼酸锌和上述经处理的铜纳米纤维、氧化锌纳米线以及秸秆粉，超声混合均匀，得到混合液A；
（3）将高密度聚乙烯、右旋聚乳酸加入上述混合液A中，搅拌混合均匀，再加入对氟氯苄和异氰酸酯，继续搅拌混合均匀，得到混合液B；
（4）将混合液B冷冻干燥以去除丙酮，其冷冻干燥温度为-18℃，冷冻干燥时间为48小时，得到粉末状混合物C；
（5）将粉末状混合物C与余下组分混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为165-242℃，螺杆转速为300r/min，挤出造粒即得含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料。
实施例3
一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯48份、右旋聚乳酸22份、铜纳米纤维17份、氧化锌纳米线11份、异氰酸酯10份、亚油酸1.7份、氯化钯1.2份、铁酸钴7份、硼酸锌5份、秸秆粉8份、对氟氯苄7份、磷钼酸3份、乙撑双硬脂酸酰胺5份、乙烯-丙烯酸共聚物1.2份、过氧化二异丙苯1.6份、钛酸酯偶联剂TMC-201 1.2份、浓硝酸适量、丙酮适量。
所述铜纳米纤维的直径为80-200nm，长度为1-5um。
上述含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜纳米纤维、氧化锌纳米线、秸秆粉分别加入浓硝酸溶液中，超声分散2.5h，超声分散温度为67℃，超声分散功率为215W，过滤洗涤干燥，备用，过滤洗涤干燥，备用；
（2）将钛酸酯偶联剂TMC-201溶解于丙酮中，然后加入氯化钯、铁酸钴、硼酸锌和上述经处理的铜纳米纤维、氧化锌纳米线以及秸秆粉，超声混合均匀，得到混合液A；
（3）将高密度聚乙烯、右旋聚乳酸加入上述混合液A中，搅拌混合均匀，再加入对氟氯苄和异氰酸酯，继续搅拌混合均匀，得到混合液B；
（4）将混合液B冷冻干燥以去除丙酮，其冷冻干燥温度为-18℃，冷冻干燥时间为48小时，得到粉末状混合物C；
（5）将粉末状混合物C与余下组分混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为180-220℃，螺杆转速为175r/min，挤出造粒即得含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料。
实施例4
一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯42份、右旋聚乳酸15份、铜纳米纤维13份、氧化锌纳米线7份、异氰酸酯8份、亚油酸1.2份、氯化钯0.8份、铁酸钴5份、硼酸锌3份、秸秆粉5份、对氟氯苄5份、磷钼酸2份、乙撑双硬脂酸酰胺3份、乙烯-丙烯酸共聚物0.8份、过氧化二异丙苯0.6份、钛酸酯偶联剂TMC-201 0.8份、浓硝酸适量、丙酮适量。
所述铜纳米纤维的直径为80-200nm，长度为1-5um。
上述含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜纳米纤维、氧化锌纳米线、秸秆粉分别加入浓硝酸溶液中，超声分散2.5h，超声分散温度为68℃，超声分散功率为230W，过滤洗涤干燥，备用，过滤洗涤干燥，备用；
（2）将钛酸酯偶联剂TMC-201溶解于丙酮中，然后加入氯化钯、铁酸钴、硼酸锌和上述经处理的铜纳米纤维、氧化锌纳米线以及秸秆粉，超声混合均匀，得到混合液A；
（3）将高密度聚乙烯、右旋聚乳酸加入上述混合液A中，搅拌混合均匀，再加入对氟氯苄和异氰酸酯，继续搅拌混合均匀，得到混合液B；
（4）将混合液B冷冻干燥以去除丙酮，其冷冻干燥温度为-18℃，冷冻干燥时间为48小时，得到粉末状混合物C；
（5）将粉末状混合物C与余下组分混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为176-230℃，螺杆转速为85r/min，挤出造粒即得含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料。
实施例5
一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯56份、右旋聚乳酸28份、铜纳米纤维21份、氧化锌纳米线14份、异氰酸酯15份、亚油酸2.5份、氯化钯1.5份、铁酸钴9份、硼酸锌7份、秸秆粉10份、对氟氯苄5-10份、磷钼酸4份、乙撑双硬脂酸酰胺6份、乙烯-丙烯酸共聚物1.7份、过氧化二异丙苯2.3份、钛酸酯偶联剂TMC-201 1.6份、浓硝酸适量、丙酮适量。
所述铜纳米纤维的直径为80-200nm，长度为1-5um。
上述含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜纳米纤维、氧化锌纳米线、秸秆粉分别加入浓硝酸溶液中，超声分散2.5h，超声分散温度为68℃，超声分散功率为230W，过滤洗涤干燥，备用，过滤洗涤干燥，备用；
（2）将钛酸酯偶联剂TMC-201溶解于丙酮中，然后加入氯化钯、铁酸钴、硼酸锌和上述经处理的铜纳米纤维、氧化锌纳米线以及秸秆粉，超声混合均匀，得到混合液A；
（3）将高密度聚乙烯、右旋聚乳酸加入上述混合液A中，搅拌混合均匀，再加入对氟氯苄和异氰酸酯，继续搅拌混合均匀，得到混合液B；
（4）将混合液B冷冻干燥以去除丙酮，其冷冻干燥温度为-18℃，冷冻干燥时间为48小时，得到粉末状混合物C；
（5）将粉末状混合物C与余下组分混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为176-230℃，螺杆转速为85r/min，挤出造粒即得含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于：不包含氧化锌纳米线和氯化钯。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于：不包含铜纳米纤维和铁酸钴。
性能测试
对上述实施例和对比例所制备的电磁屏蔽材料进行各项性能测试，具体测试结果见下表所示：
由以上测试结果可知，本发明的电磁屏蔽材料在频率范围30MHz~1GHz下，电磁屏蔽率为55~71dB，磁屏蔽性好，体积电阻率为2.8~4.7Ω•cm，导电性能优异，拉伸强度为37~48MPa，断裂伸长率为376~415%，力学性能优异。
通过对比例可知，本发明中的氧化锌纳米线、氯化钯、铜纳米纤维和铁酸钴对电磁屏蔽材料的磁屏蔽性能影响较大，其次这些原料对电磁屏蔽材料的导电性和力学性能均带来一定的影响。

Claims (4)

1.一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯36-60份、右旋聚乳酸12-32份、铜纳米纤维10-24份、氧化锌纳米线4-18份、异氰酸酯3-16份、亚油酸0 .5-3份、氯化钯0 .4-2份、铁酸钴4-11份、硼酸锌1-9份、秸秆粉3-13份、对氟氯苄2-12份、磷钼酸1-5份、乙撑双硬脂酸酰胺2-8份、乙烯-丙烯酸共聚物0 .5-2份、过氧化二异丙苯0 .2-3份、钛酸酯偶联剂TMC-201 0 .5-2份、浓硝酸适量、丙酮适量，包括以下步骤：
（1）将铜纳米纤维、氧化锌纳米线、秸秆粉分别加入浓硝酸溶液中，超声分散1-4h，超声分散温度为50-85℃，超声分散功率为180-250W，过滤洗涤干燥，备用；
（2）将钛酸酯偶联剂TMC-201溶解于丙酮中，然后加入氯化钯、铁酸钴、硼酸锌和上述经处理的铜纳米纤维、氧化锌纳米线以及秸秆粉，超声混合均匀，得到混合液A；
（3）将高密度聚乙烯、右旋聚乳酸加入上述混合液A中，搅拌混合均匀，再加入对氟氯苄和异氰酸酯，继续搅拌混合均匀，得到混合液B；
（4）将混合液B干燥以去除丙酮，得到粉末状混合物C；
（5）将粉末状混合物C与余下组分混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为165-242℃，螺杆转速为50-300r/min，挤出造粒即得含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料。
2.根据权利要求1所述的含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，其特征在于，所述铜纳米纤维的直径为80-200nm，长度为1-5um。
3.根据权利要求1所述的含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：高密度聚乙烯42-56份、右旋聚乳酸15-28份、铜纳米纤维13-21份、氧化锌纳米线7-14份、异氰酸酯8-15份、亚油酸1 .2-2 .5份、氯化钯0 .8-1 .5份、铁酸钴5-9份、硼酸锌3-7份、秸秆粉5-10份、对氟氯苄5-10份、磷钼酸2-4份、乙撑双硬脂酸酰胺3-6份、乙烯-丙烯酸共聚物0 .8-1 .7份、过氧化二异丙苯0 .6-2 .3份、钛酸酯偶联剂TMC-201 0 .8-1 .6份、浓硝酸适量、丙酮适量。
4.根据权利要求1所述的一种含铜纳米纤维的电磁屏蔽材料，其特征在于，所所述步骤（5）各段挤出温度为176-230℃，螺杆转速为85r/min。
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