CN108928025B - 一种电磁屏蔽泡沫的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁屏蔽泡沫的制备方法，涉及一种导电夹层复合电磁屏蔽泡沫材料制造技术。本发明的特点及优点在于，制备石墨烯/铁氧体杂化材料，并通过涂覆方式，制备出石墨烯/铁氧体导电涂覆布。根据实际电磁屏蔽需要，设计泡沫层厚度、电磁屏蔽夹层加工形状及电磁屏蔽夹层层数。最后通过胶接方式，将导电涂覆布与泡沫层复合成为夹层泡沫芯材。这个技术流程充分整合了相关的成熟技术，实现了低成本的设计、制造和技术集成综合利用。

Description

一种电磁屏蔽泡沫的制备方法
技术领域
本发明属于泡沫材料制造领域，具体地说是一种电磁屏蔽泡沫的制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，航空技术装备的自动化和电子化水平突飞猛进其中无线电信号与日俱增，电磁频谱日益密集，电磁功率密度急剧增加。在恶劣的电磁环境中，射频能量具有很大危害性，轻者对人员身体造成不适，降低电子设备。军械系统的使用性能，从而使装备的精准性造成影响，重则对人员身体造成重大伤害，危及含电爆装置的军机及燃油、引发机载电子系统的全面瘫痪，因此屏蔽技术在各领域的应用日趋重要。采用电磁屏蔽材料是实现电磁防护工作的最有效途径之一。传统电磁屏蔽材料如金属材料，虽具有良好的电磁屏蔽效能，但是由于自身重量大，无法适应目前轻量级设计要求。高分子材料虽具有力学性能好、重量小等特点，但本身导电性能差，导致电磁屏蔽性能差。目前常见方法是将具有电磁屏蔽性能的材料作为导电填料(如金属粉末、金属颗粒及碳材料等)与高分子基体掺杂形成复合电磁屏蔽材料。然而导电填料分散性差，添加量较小，导致复合材料电导率较小，电磁屏蔽效果欠佳。同时由于导电填料的添加，复合材料的力学性能较未添加前大幅下降，难以满足设计及后续加工需求。
发明内容
本发明的目的就是解决以上技术中存在的问题，并为此提供一种电磁屏蔽泡沫材料的制备方法：
本发明的技术解决方案是：
一种电磁屏蔽泡沫的制备方法，包括以下步骤:
(1)准备以下质量份数的原料备用：
石墨烯0.1-5份、水1000份、氯化铁(或硝酸铁)50-600份、氯化亚铁(或硝酸亚铁)30-300份、氨水9.1-91份(即每1升水配以10-100毫升氨水)；
将上述质量份数的石墨烯加入去离子水中，利用超声分散器在30-80℃水温下，分散0.5-5小时；将上述质量份数的氯化铁(或硝酸铁)、氯化亚铁(或硝酸亚铁)分别加入石墨烯悬浊液中，30-80℃水浴搅拌10-60分钟；加入上述质量份数氨水，继续搅拌10-60分钟；
(2)利用磁铁分离悬浊液中的石墨烯/铁氧体成分，并将其制备成为含水量为15-30％的石墨烯/铁氧体浆体；
(3)将含水量为15-30％的石墨烯/铁氧体浆体，通过涂覆方式，涂于织物载体，晾干后得到石墨烯/铁氧体电磁屏蔽涂覆布；
(4)加工两片泡沫薄片，以石墨烯/铁氧体电磁屏蔽涂覆布作为夹层，利用胶膜将泡沫及涂覆布粘接成为复合夹层材料。
作为优选，所述泡沫材料为PMI泡沫、PVC泡沫或聚氨酯泡沫。
作为优选，泡沫厚度为5mm-900mm。
作为优选，制备电磁屏蔽涂覆布的织物载体为无纺布、金属网、碳纤维布或涤纶布。
作为优选，根据电磁屏蔽需求，重复权利要求1中的步骤(4)实现多电磁屏蔽夹层泡沫材料的制备。
本发明的有益效果是：石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫，其显著特点是利用水热法制备石墨烯/铁氧体杂化颗粒，通过石墨烯/铁氧体杂化颗粒浆体制备成具有导电涂覆布，其作为电磁屏蔽功能单元，通过胶膜粘接作用，夹层于两块泡沫板中。由于石墨烯/铁氧体导电涂覆布的电磁屏蔽性能，使得泡沫整体具有电磁屏蔽性能。首先较比通过导电填料共混改性制备的电磁屏蔽泡沫材料，C夹层法制备石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫不改变泡沫基体组成结构，力学性能保持好，不影响后续的加工及使用；其次石墨烯/铁氧体导电填料只涂覆于织物载体表面，较共混制备方法，导电填料用量少，材料增重少，更符合材料轻量化设计需求；再次C夹层法制备石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫制备方法简单，常规设备即可满足制备需求；最后可以根据需要实际电磁屏蔽需求，控制泡沫石墨烯/铁氧体导电涂覆布夹层数量，具有更强的环境适应性。较比现有技术，避免了力学性能下降、自重过高等问题出现，充分整合了相关的成熟技术，实现了低成本的设计、制造和技术集成综合利用。
附图说明
图1是本发明中单层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫的制备原理示意图；
图2是本发明中多层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫的制备原理示意图。
其中附图标记如下：
6-石墨烯/铁氧体导电涂覆布，7-胶膜，8-泡沫，9-单层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫，10-多层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫
具体实施方式
为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作以详细说明。
准备以下质量份数的原料备用：
(1)石墨烯0.1-5份、水1000份、氯化铁(或硝酸铁)50-600份、氯化亚铁(或硝酸亚铁)30-300份、氨水9.1-91份；
(2)将上述质量份数的石墨烯加入去离子水中，利用超声分散器在30-80℃水温下，分散0.5-5小时；将上述质量份数的氯化铁(或硝酸铁)、氯化亚铁(或硝酸亚铁)分别加入石墨烯悬浊液中，30-80℃水浴搅拌10-60分钟；加入上述质量份数氨水，继续搅拌10-60分钟；
(3)利用磁铁分离悬浊液中多余的水溶液，并将石墨烯/铁氧体杂化颗粒制备成为含水量为15-30％的浆体；
(4)将石墨烯/铁氧体浆体，涂于无纺布、金属网、碳纤维布、涤纶布等织物载体，晾干后得到石墨烯/铁氧体电磁屏蔽涂覆布6；
(5)加工两片PMI、PVC或聚氨酯泡沫薄片，以石墨烯/铁氧体电磁屏蔽涂覆布作为夹层，用胶膜7将泡沫8及石墨烯/铁氧体电磁屏蔽涂覆布6粘接成为复合夹层材料；
(7)根据电磁屏蔽需求，重复步骤(5)可实现多电磁屏蔽夹层泡沫材料的制备。
实施例1
一种石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫的制造采用以下步骤(图1)：
(1)将石墨烯5g加入1L去离子水中，利用超声分散器在80℃水温下，分散0.5-5小时；
(2)将氯化铁50-600g，氯化亚铁30-300g分别加入石墨烯悬浊液中，30-80℃水浴搅拌10-60分钟；
(3)加入氨水10-100mL，继续搅拌10-60分钟；
(4)利用磁铁分离悬浊液中多余的水溶液，并将石墨烯/铁氧体杂化颗粒制备成为含水量为15-30％的浆体；
(5)将石墨烯/铁氧体浆体，利用毛刷，使浆体涂于无纺布或涤纶织物，干燥后得到石墨烯/铁氧体导电涂覆布；
(6)加工两片PMI、PVC或聚氨酯泡沫薄片，以石墨烯/铁氧体电磁屏蔽涂覆布作为夹层，用胶膜将泡沫及涂覆布粘接，并通过80-120℃固化后，得到单层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫9。
实施例2
一种石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫的制造采用以下步骤(图1)：
(1)将石墨烯0.1g加入1L去离子水中，利用超声分散器在30-80℃水温下，分散0.5-5小时；
(2)将氯化铁50-600g，氯化亚铁30-300g分别加入石墨烯悬浊液中，30-80℃水浴搅拌10-60分钟；
(3)加入氨水10-100mL，继续搅拌10-60分钟；
(4)利用磁铁分离悬浊液中多余的水溶液，并将石墨烯/铁氧体杂化颗粒制备成为含水量为15-30％的浆体；
(5)将石墨烯/铁氧体浆体，利用毛刷，使浆体涂于金属网或碳纤维布、干燥后得到石墨烯/铁氧体导电涂覆布；
(6)加工两片PMI、PVC或聚氨酯泡沫薄片，以石墨烯/铁氧体电磁屏蔽涂覆布作为夹层，用胶膜将泡沫及涂覆布粘接，并通过80-180℃固化后，得到单层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫9。
实施例3
类似实施例1，一种石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫的制造采用以下步骤(图1-2)：
(1)将石墨烯0.1-5g加入1L去离子水中，利用超声分散器在30-80℃水温下，分散0.5-5小时；
(2)将硝酸铁铁50-600g，硝酸亚铁30-300g分别加入石墨烯悬浊液中，30-80℃水浴搅拌10-60分钟；
(3)加入氨水10-100mL，继续搅拌10-60分钟；
(4)利用磁铁分离悬浊液中多余的水溶液，并将石墨烯/铁氧体杂化颗粒制备成为含水量为15-30％的浆体；
(5)将石墨烯/铁氧体浆体，利用毛刷，使浆体涂于无纺布或涤纶布织物载体，干燥后得到石墨烯/铁氧体导电涂覆布；
(6)加工多片PMI、PVC或聚氨酯泡沫薄片，取出其中两片，并以石墨烯/铁氧体导电涂覆布作为夹层，用胶膜将泡沫及涂覆布粘接，并通过80-120℃固化后，得到单层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫；
(7)根据电磁屏蔽需求，设计夹层数量，在得到单层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫9基础上，重复步骤(6)可实现多层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫10的制备。
实施例4
类似实施例1，一种石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫的制造采用以下步骤(图1-2)：
(1)将石墨烯0.1-5g加入1L去离子水中，利用超声分散器在30-80℃水温下，分散0.5-5小时；
(2)将硝酸铁50-600g，硝酸亚铁30-300g分别加入石墨烯悬浊液中，30-80℃水浴搅拌10-60分钟；
(3)加入氨水10-100mL，继续搅拌10-60分钟；
(4)利用磁铁分离悬浊液中多余的水溶液，并将石墨烯/铁氧体杂化颗粒制备成为含水量为15-30％的浆体；
(5)将石墨烯/铁氧体浆体，利用毛刷，使浆体涂于金属网或碳纤维织物载体，干燥后得到石墨烯/铁氧体导电涂覆布；
(6)加工多片PMI、PVC或聚氨酯泡沫薄片，取出其中两片，并以石墨烯/铁氧体导电涂覆布作为夹层，用胶膜将泡沫及涂覆布粘接，并通过80-180℃固化后，得到单层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫9；
(7)根据电磁屏蔽需求，设计夹层数量，在得到单层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫基础上，重复步骤(6)可实现多层石墨烯/铁氧体电磁屏蔽泡沫10的制备。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电磁屏蔽泡沫的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)准备以下质量份数的原料备用：
石墨烯0.1-5份、水1000份、氯化铁或硝酸铁50-600份、氯化亚铁或硝酸亚铁30-300份、氨水9.1-91份；
将上述质量份数的石墨烯加入去离子水中，利用超声分散器在30-80℃水温下，分散0.5-5小时；将上述质量份数的氯化铁或硝酸铁、氯化亚铁或硝酸亚铁分别加入石墨烯悬浊液中，30-80℃水浴搅拌10-60分钟；加入上述质量份数氨水，继续搅拌10-60分钟；
(2)利用磁铁分离悬浊液中的石墨烯/铁氧体成分，并将其制备成为含水量为15-30％的石墨烯/铁氧体浆体；
(3)将含水量为15-30％的石墨烯/铁氧体浆体，通过涂覆方式，涂于织物载体，晾干后得到石墨烯/铁氧体电磁屏蔽涂覆布；
(4)加工两片泡沫薄片，以石墨烯/铁氧体电磁屏蔽涂覆布作为夹层，利用胶膜将泡沫及涂覆布粘接成为复合夹层材料。
2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽泡沫的制备方法，其特征在于，所述泡沫材料为PMI泡沫、PVC泡沫或聚氨酯泡沫。
3.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽泡沫的制备方法，其特征在于，泡沫厚度为5mm-900mm。
4.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽泡沫的制备方法，其特征在于，制备电磁屏蔽涂覆布的织物载体为无纺布、金属网、碳纤维布或涤纶布。
5.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽泡沫的制备方法，其特征在于，根据电磁屏蔽需求，重复权利要求1中的步骤(4)实现多电磁屏蔽夹层泡沫材料的制备。
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