CN106012553A - 一种柔性可拉伸电磁屏蔽织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柔性可拉伸电磁屏蔽织物及其制备方法。所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法包括选用氨纶弹性织物作为弹性附着基体，并对其两端施加一定拉力，将其拉伸至一定伸长率后固定，在弹性附着基体表面涂覆一层液体弹性粘合剂；将柔性纳米电磁屏蔽复合膜压渍在液体弹性粘合剂上，在柔性纳米电磁屏蔽复合膜上侧涂覆一层液体弹性粘合剂后与另一氨纶弹性织物相粘合，并在一定条件下使粘合剂固化；释放施加在弹性附着基体上的拉力，使其带动柔性纳米电磁屏蔽复合膜回缩，即可制得柔性可拉伸电磁屏蔽织物。本发明的柔性可拉伸电磁屏蔽织物具有弹性好、伸长率高，电磁屏蔽性能优良等特点。

Description

一种柔性可拉伸电磁屏蔽织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽材料领域，更具体地说，涉及柔性可拉伸电磁屏蔽织物领域。
背景技术
当今社会飞速发展，现代技术日新月异，电器产品越来越普遍，电磁辐射产生的问题也日益严重。电磁屏蔽织物相比其他电磁屏蔽材料来说，更贴近人民的生活，既满足人们日常生活的需要，又能起到防护的作用。因而，电磁屏蔽织物成为大家研究的热点，在近年来发展迅速。
传统的电磁屏蔽织物可分为镀金属织物、表面涂覆织物、贴金属箔织物、导电纤维混纺织物等。镀金涂覆织物存在金属与织物的结合力较差，容易脱落，镀层容易被刮擦而失去屏蔽性能，制备过程污染严重等问题，至今在电磁屏蔽领域内未得到广泛应用，而金属纤维混纺织物也存在织造过程中易缠绕、金属纤维易断、生产效率低，生产成本高等问题，由此生产的产品屏蔽性能也相对较差。因此探索高效电磁屏蔽材料尤其是柔性电磁屏蔽织物，对于防止电磁波引起的电磁干扰、提高电子产品、弹药、引信、精密电子武器设备等的安全可靠性及人身安全等具有十分重要的意义。
新型的电磁屏蔽织物材料将向吸波织物材料的方向发展，并且要求屏蔽织物材料具有“薄、轻、宽、强”的特性，碳纳米管是一种新型功能材料，电磁性能优于传统材料，同时又拥有较大的长径比，相对于其它金属颗粒和石墨颗粒，用很少的量就能形成导电网链，且其密度比金属颗粒小得多，不易因重力的作用而聚沉，同时还具有吸收频带宽、多功能、质量轻、厚度薄等特点，有作为优秀电磁屏蔽材料的巨大潜力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性可拉伸电磁屏蔽织物及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性可拉伸电磁屏蔽织物，其特征在于，包括两层氨纶弹性织物以及固定于所述的两层氨纶弹性织物之间的至少一层柔性纳米电磁屏蔽复合膜。
本发明还提供了上述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，包括：
第一步：将碳纳米管膜浸渍在石墨烯悬浮液中一段时间，取出，在室温下自然晾干，得到柔性纳米电磁屏蔽复合膜；
第二步：选用氨纶弹性织物作为弹性附着基体，并对其两端施加一定拉力，将其拉伸至一定伸长率后固定，在弹性附着基体表面涂覆一层液体弹性粘合剂；
第三步：将柔性纳米电磁屏蔽复合膜压渍在液体弹性粘合剂上，在柔性纳米电磁屏蔽复合膜上侧涂覆一层液体弹性粘合剂后与另一氨纶弹性织物相粘合，并在一定条件下使粘合剂固化；
第四步：释放施加在弹性附着基体上的拉力，使其带动柔性纳米电磁屏蔽复合膜回缩，即可制得柔性可拉伸电磁屏蔽织物。
优选地，所述的第一步还包括在柔性纳米电磁屏蔽复合膜的端部黏附电极。
更优选地，所述的电极为铜片、铜丝、导电纤维(如碳纳米管纱线)或其它导电材料。
更优选地，所述的电极通过导电银胶与柔性纳米电磁屏蔽复合膜连接。
优选地，所述的碳纳米管膜由单壁或多壁碳纳米管制得，碳纳米管直径为10nm-100nm，膜厚度为10μm-50μm，孔隙率为35％-75％，拉伸强度为100MPa-500MPa，电导率为104-105S/m。
优选地，所述的碳纳米管膜的尺寸与拉伸后的弹性附着基体相同。
优选地，所述的石墨烯悬浮液的浓度为1mg/ml～50mg/ml，浸渍时间1～5h，浸渍1～3次，可根据需要设计选择。
优选地，所述的氨纶弹性织物为氨纶与棉、涤纶或锦纶的混纺织物。
优选地，所述的液体弹性粘合剂为聚二甲基硅氧烷、丙烯酸或聚氨酯。
优选地，所述的第二步中的伸长率为氨纶弹性织物的断裂伸长率的5～50％。
优选地，所述的第三步中固化时间、温度、压力等条件由所选择的粘合剂决定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)采用氨纶弹性织物作为弹性附着基体，并在拉伸的同时与柔性纳米电磁屏蔽膜粘结固化，从而提高了电磁屏蔽织物的柔韧性和弹性。
(2)采用高电磁屏蔽吸收率的碳纳米管膜浸渍石墨烯悬浮液得到柔性纳米电磁屏蔽复合膜，电磁性能优于传统材料，同时又拥有较大的长径比，具有纳米尺寸效应，相对于其它金属颗粒和石墨颗粒，具有吸收频带宽、多功能、质量轻、厚度薄等特点，同时还采用浸渍石墨烯悬浮液的方式进一步提高了其电磁屏蔽性能。
(3)采用氨纶弹性织物作为保护层，保证弹性的同时，保护电磁屏蔽层，使其不易磨损破坏，电磁屏蔽性能稳定，提高了材料的耐久性。
(4)该制备方法简单易行，适合产业化推广，具有广泛的应用前景。
(5)本发明制备工艺简单，适合工业化生产，制备得到的柔性可拉伸电磁屏蔽织物具有弹性好、伸长率高(20％-50％)，电磁屏蔽性能优良(1-5GHz频率内，电磁波吸收率99％以上)等特点，又能保持织物材料透气、柔韧、可折叠、粘结等特性，可制成屏蔽服、屏蔽帐篷及屏蔽室材料等，以保障人身、信息安全等，是理想的电磁屏蔽材料。
附图说明
图1是弹性可拉伸的电磁屏蔽织物示意图；
图2是超高屏蔽效能的耐磨弹性电磁屏蔽织物示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：超薄弹性可拉伸的电磁屏蔽织物
一种柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，具体步骤为：
第一步：将碳纳米管膜浸渍在石墨烯悬浮液中3h，取出，在室温下自然晾干，得到柔性纳米电磁屏蔽复合膜3，在柔性纳米电磁屏蔽复合膜3的两端通过导电银胶黏附铜丝电极。
所述的碳纳米管膜为60×40cm2的碳纳米管膜(中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所)，由多壁碳纳米管制得，碳纳米管直径为20nm，膜厚度为20μm，孔隙率为75％，拉伸强度约为200MPa，电导率约1×105S/m。所述的石墨烯悬浮液的浓度为2mg/ml(纽美泰新材料有限公司)，浸渍1次。
第二步：选用氨纶弹性织物1作为弹性附着基体，并对其两端施加一定拉力，将其拉伸至一定伸长率(断裂伸长率的50％)后固定，在弹性附着基体表面涂覆一层液体弹性粘合剂2，厚度约为0.2mm；
第三步：将柔性纳米电磁屏蔽复合膜3压渍在液体弹性粘合剂2上，在柔性纳米电磁屏蔽复合膜3上侧涂覆一层厚度约为0.2mm的液体弹性粘合剂2后与另一氨纶弹性织物1相粘合，保持氨纶弹性织物1的拉伸状态，并在在80℃下使粘合剂固化，时间不低于12小时；
所述的第二步和第三步中的氨纶弹性织物1为超细超薄莱卡布，其为氨纶与锦纶的混纺织物，克重：110g/m2，纱支：20D，成分及含量：锦纶：80％，氨纶：20％，尺寸为40×40cm2。
所述的液体弹性粘合剂为聚二甲基硅氧烷，采用道康宁公司的SYLGARD184，由基本组分(PDMS液体，粘度5.2Pa-sec)和固化剂(粘度3.5Pa-sec)按10∶1的重量比混匀得到。
第四步：释放施加在弹性附着基体上的拉力，使其带动柔性纳米电磁屏蔽复合膜3回缩，即可制得柔性可拉伸电磁屏蔽织物。
如图1所示，所得的柔性可拉伸电磁屏蔽织物，包括两层氨纶弹性织物1以及通过粘合剂粘合固定于所述的两层氨纶弹性织物1之间的一层柔性纳米电磁屏蔽复合膜3。
该超薄弹性可拉伸的电磁屏蔽织物可吸收频带宽，电磁屏蔽效能高，在1-5GHz频率内，电磁波吸收率99％以上，屏蔽效能可达35dB，具有“薄、轻、宽、强”的特性，可作为新一代柔性电磁屏蔽织物材料。
实施例2：涤纶电磁屏蔽织物
一种柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，具体步骤为：
第一步：将碳纳米管膜浸渍在石墨烯悬浮液中3h，取出，在室温下自然晾干，得到柔性纳米电磁屏蔽复合膜3，在柔性纳米电磁屏蔽复合膜3的两端通过导电银胶黏附铜丝电极。
所述的碳纳米管膜为60×40cm2的碳纳米管膜(中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所)，由多壁碳纳米管制得，碳纳米管直径为20nm，膜厚度为20μm，孔隙率为75％，拉伸强度约为200MPa，电导率约1×105S/m。所述的石墨烯悬浮液的浓度为2mg/ml(纽美泰新材料有限公司)，浸渍1次。
第二步：选用氨纶弹性织物1作为弹性附着基体，并对其两端施加一定拉力，将其拉伸至一定伸长率(断裂伸长率的50％)后固定，在弹性附着基体表面涂覆一层液体弹性粘合剂2，厚度约为0.2mm；
第三步：将柔性纳米电磁屏蔽复合膜3压渍在液体弹性粘合剂2上，在柔性纳米电磁屏蔽复合膜3上侧涂覆一层厚度约为0.2mm的液体弹性粘合剂2后与另一氨纶弹性织物1相粘合，保持氨纶弹性织物1的拉伸状态，并在在60℃下使粘合剂固化，时间不低于12小时；
所述的第二步和第三步中的氨纶弹性织物1为100D涤纶四面弹力布，其为氨纶与涤纶的混纺织物，克重：125g/m2，成分及含量：涤纶：90％，氨纶：10％，尺寸为40×40cm2。
所述的液体弹性粘合剂为水溶性聚氨酯，拜耳科技有限公司，型号：U54。
第四步：释放施加在弹性附着基体上的拉力，使其带动柔性纳米电磁屏蔽复合膜3回缩，即可制得柔性可拉伸电磁屏蔽织物。
如图1所示，所得的柔性可拉伸电磁屏蔽织物，包括两层氨纶弹性织物1以及通过粘合剂粘合固定于所述的两层氨纶弹性织物1之间的一层柔性纳米电磁屏蔽复合膜3。
该电磁屏蔽织物电磁屏蔽效能高，在1-5GHz频率内可达35dB，符合人体皮肤的生理要求，光滑、凉爽、清新透气，柔软伸缩性强，而且也能保持服装的外形美。
实施例3：超高屏蔽效能的耐磨弹性电磁屏蔽织物
一种柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，具体步骤为：
第一步：将3片碳纳米管膜分别浸渍在石墨烯悬浮液中3h，取出，在室温下自然晾干，得到3层柔性纳米电磁屏蔽复合膜3，其中两层柔性纳米电磁屏蔽复合膜3的一端通过涂覆导电银胶黏附铜丝电极。
所述的碳纳米管膜为60×40cm2的碳纳米管膜(中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所)，由多壁碳纳米管制得，碳纳米管直径为20nm，膜厚度为20μm，孔隙率为75％，拉伸强度约为200MPa，电导率约1×105S/m。所述的石墨烯悬浮液的浓度为2mg/ml(纽美泰新材料有限公司)，浸渍1次。
第二步：选用氨纶弹性织物1作为弹性附着基体，并对其两端施加一定拉力，将其拉伸至一定伸长率(断裂伸长率的50％)后固定，在弹性附着基体表面均匀涂覆一层液体弹性粘合剂2，厚度约为0.3mm；
第三步：将3层柔性纳米电磁屏蔽复合膜3依次压渍在液体弹性粘合剂2上，带有电极的2层柔性纳米电磁屏蔽复合膜3分别位于上下两层，相邻两层柔性纳米电磁屏蔽复合膜3之间通过液体弹性粘合剂2粘结固定；在柔性纳米电磁屏蔽复合膜3的上侧均匀涂覆一层厚度约为0.3mm的液体弹性粘合剂2后与另一氨纶弹性织物1相粘合，保持氨纶弹性织物1的拉伸状态，并在在60℃下使粘合剂固化，时间不低于12小时；
所述的第二步和第三步中的氨纶弹性织物1为高密锦纶四面弹力布，其为氨纶与锦纶的混纺织物，克重：168g/m2，成分及含量：锦纶：84％，氨纶：16％，尺寸为40×40cm2。
所述的液体弹性粘合剂为水溶性聚氨酯，拜耳科技有限公司，型号：U54。
第四步：释放施加在弹性附着基体上的拉力，使其带动柔性纳米电磁屏蔽复合膜3回缩，即可制得柔性可拉伸电磁屏蔽织物。
如图2所示，所得的柔性可拉伸电磁屏蔽织物，包括两层氨纶弹性织物1以及通过粘合剂粘合固定于所述的两层氨纶弹性织物1之间的三层柔性纳米电磁屏蔽复合膜3，相邻柔性纳米电磁屏蔽复合膜3之间通过粘合剂粘合固定。
该柔性可拉伸电磁屏蔽织物采用了三层柔性纳米电磁屏蔽复合膜，屏蔽测试结果可达到50dB，即屏蔽效率可达99.999％，而且轻便耐磨、垂挺质感及弹力伸缩性好，穿着舒适，耐久性好。
本发明并不局限于上述实施方式，上述实施方式仅是示意性的，而非限制性，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围下，还可以做出很多种形式，这些均属于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种柔性可拉伸电磁屏蔽织物，其特征在于，包括两层氨纶弹性织物(1)以及固定于所述的两层氨纶弹性织物(1)之间的至少一层柔性纳米电磁屏蔽复合膜(3)。
2.权利要求1所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，包括：
第一步：将碳纳米管膜浸渍在石墨烯悬浮液中一段时间，取出，在室温下自然晾干，得到柔性纳米电磁屏蔽复合膜(3)；
第二步：选用氨纶弹性织物(1)作为弹性附着基体，并对其两端施加一定拉力，将其拉伸至一定伸长率后固定，在弹性附着基体表面涂覆一层液体弹性粘合剂(2)；
第三步：将柔性纳米电磁屏蔽复合膜(3)压渍在液体弹性粘合剂(2)上，在柔性纳米电磁屏蔽复合膜(3)上侧涂覆一层液体弹性粘合剂(2)后与另一氨纶弹性织物(1)相粘合，并在一定条件下使粘合剂固化；
第四步：释放施加在弹性附着基体上的拉力，使其带动柔性纳米电磁屏蔽复合膜(3)回缩，即可制得柔性可拉伸电磁屏蔽织物。
3.如权利要求2所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，所述的第一步还包括在柔性纳米电磁屏蔽复合膜(3)的端部黏附电极。
4.如权利要求3所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，所述的电极为铜片、铜丝、导电纤维或其它导电材料。
5.如权利要求3所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，所述的电极通过导电银胶与柔性纳米电磁屏蔽复合膜(3)连接。
6.如权利要求3所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，所述的碳纳米管膜由单壁或多壁碳纳米管制得，碳纳米管直径为10nm-100nm，膜厚度为10μm-50μm，孔隙率为35％-75％，拉伸强度为100MPa-500MPa，电导率为104-105S/m。
7.如权利要求3所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯悬浮液的浓度为1mg/ml～50mg/ml，浸渍时间1～5h，浸渍1～3次。
8.如权利要求3所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，所述的氨纶弹性织物(1)为氨纶与棉、涤纶或锦纶的混纺织物。
9.如权利要求3所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，所述的液体弹性粘合剂为聚二甲基硅氧烷、丙烯酸或聚氨酯。
10.如权利要求3所述的柔性可拉伸电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，所述的第二步中的伸长率为氨纶弹性织物(1)的断裂伸长率的5～50％。
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