CN109281185A - 一种用于电磁防护领域的双层涂层棉纤维织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于电磁防护领域的双层涂层棉纤维织物及其制备方法。选取棉纤维织物作为基布，在织物双面分别涂覆石墨及其他功能粒子(包括微米铁粉、羟基镍粉、石墨烯、银包玻璃微珠、银包铜粉)，其中涂料分别由聚氨酯树脂、功能粒子及增稠剂按一定比例构成，涂料粘度为35000mPa.S左右。将上述制备好的石墨涂料均匀涂覆于基布表面，然后将涂层织物置于烘燥箱内，于80℃下烘燥10min，烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥。至此，单层石墨涂层织物制备完毕。重复上述涂层制备操作，将其他功能粒子涂料均匀涂覆于干燥后的棉纤维织物另一面，烘燥晾干后即得双层涂层棉纤维吸波织物。本发明将不同电磁损耗特性的功能粒子进行多元复合，制备出双层涂层柔性电磁防护材料，高速搅拌使功能粒子均匀分散，涂层操作保证各层之间粘结强度，且制备工艺简单，无二次污染。

Description

一种用于电磁防护领域的双层涂层棉纤维织物及其制备方法
技术领域
本发明属于电磁防护织物技术领域，具体涉及一种用于电磁防护领域的双层涂层棉纤维织物及其制备方法。
背景技术
在更加开放多元的当今社会，经济全球化引领全球经济飞速发展，一个集中的体现就是电子科技产品的普及和更新速度日益提高，但是同时也带来诸多如电磁辐射等环境困扰。随着人们生活水平的提高，电视、电脑应用越来越广泛，电磁辐射对人体的危害也越来越明显。电磁波是无形的，无法触摸和感觉的，且它的伤害是缓慢的、隐性的，因此很难引起人们的广泛关注。但是长期处于电磁辐射环境会导致人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、皮肤粗糙等症状，甚至会导致癌症。除了对人体的巨大伤害外，电磁波还会产生严重的电磁干扰，强电磁干扰可能导致敏感电子设备过载而损坏，如无线电广播、电视的干扰，会使子系统和数据传输的数据损失，电磁波还会导致医疗等电子设备(如医疗保健、心脏起搏器等)工作异常，因此做好电磁防护工作就变得尤为重要。
目前市场上常见的电磁防护材料为金属材料，该种材料密度大、体积大、不易流通。电磁防护织物多为金属混纺织物和镀金属织物，其造价成本高，对机器损伤大，且金属镀层织物耐磨性差，导致产品寿命缩短，提高了成本。故此类电磁防护材料存在诸多局限性。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供了一种双层涂层棉纤维织物的制备方法，利用涂覆手段，将吸波功能粒子均匀整理到柔性纺织品上，该涂层技术操作方便，技术简单，价格便宜，有望实现该产品的工业化生产。
本发明摒弃传统的单层涂层材料的制备，利用复合材料的协同效应的优点，将石墨和其他吸波功能粒子进行多元复合，制备出双层涂层棉纤维织物，使用双层涂层来克服单层涂层单一组分的缺陷，进一步提高织物的吸波性能，易满足吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求。本发明获得了良好的电磁防护效果，为电磁防护服面料的开发提供参考。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种双层涂层棉纤维织物及其制备方法。
本发明的双层涂层棉纤维织物，是用涂层工艺制备而成，材料组成为基布和涂料。
本发明中所述基布为棉纤维织物。
本发明中所述涂料的组成及重量份为：水性聚氨酯：100重量份；增稠剂：0.5～1重量份；石墨功能粒子：10重量份；其他吸波功能粒子：10重量份。
本发明中所述水性聚氨酯为半透明乳液，固体粉40±1，粘度(25℃，mPa.S)小于300。
本发明中所述增稠剂为水性增稠剂，主要成分为聚氨酯化合物，PH值7.0±0.1，粘度≤3000CPS/25℃。
本发明中所述石墨功能粒子粒径＜48μm。
本发明中所述其他吸波功能粒子有：银包铜粉、羟基镍粉、石墨烯粉、银包空心玻璃微珠。
本发明中所述银包铜粉，呈片状，银含量5％；松装密度1.6～1.8g/cm3。
本发明中所述羟基镍粉是一种团体粉末，镍含量99.79％；松装密度0.58g/cm3；平均粒径2.37μm。
本发明中所述石墨烯功能粒子粒径为5～15μm，且纯度大于95％。
本发明中所述银包空心玻璃微珠，呈球状，Ag的含量20％，粉体电阻率为1.1，平均粒径20μm。
本发明还提供了上述双层涂层棉纤维织物的制备方法，包括如下步骤：
1)基布的准备：按要求准备25cm×50cm的基布，将其平整地固定在涂层机针板架上，调整至合适张力。
2)涂料的制备：a、用合适尺寸的烧杯取适量聚氨酯树脂，称量一定比例的石墨功能粒子。b、将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定在搅拌机夹具上，将搅拌器下降至树脂液面高度的一半以下，注意不要触碰到烧杯壁，确定搅拌器转子位于烧杯正中央时，启动电动搅拌器。c、电动搅拌器以低速(约1500rad/min)搅拌状态下，缓慢少量地向树脂中加入功能粒子，待称量好的石墨功能粒子完全加入后，将电动搅拌器调至高速(约2000rad/min)搅拌10min，再加入一定量的增稠剂，继续高速搅拌(约2000rad/min)至45min停止，以保证混合均匀。d、对步骤c所得的混合物料进行粘度测定，若未达到规定的35000mPa.S，需再少量多次加入增稠剂并以低速(约1500rad/min)搅拌，以防产生过多气泡。当粘度达到规定要求时，石墨涂料制备完毕。e、吸波功能粒子换成银包铜粉、羟基镍粉、石墨烯粉、银包空心玻璃微珠，重复b、c、d操作，得其他功能粒子涂料。
将步骤2)所制备的石墨涂料在涂层机上对步骤1)所准备的基布进行涂层整理，将涂层织物置于烘燥箱内，于80℃下烘燥10min。烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥。至此，单层石墨涂层棉织物制备完毕。
将步骤2)所制备的其他功能粒子涂料均匀涂覆于未涂覆涂层的棉纤维织物反面，于80℃下烘燥10min。烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥，得双层涂层棉纤维织物。
本发明的有益效果在于：本发明将导电损耗型石墨和其他吸波功能粒子进行多元复合，制备出厚度薄，频带宽、质量轻、吸收效果好的双层涂层柔性吸波材料，获得了良好的电磁防护效果。
本发明通过改善工艺使功能粒子在树脂基体中合理分散，提高了柔性复合材料的电磁波有效防护能力，在一定条件下可取代电磁防护金属材料。
本发明结合纺织材料的优良特性，用棉纤维织物作为涂层复合材料的基布，提高了材料的柔软性、强力、降低了材料成本。
本发明制备工艺简单，易于实现，可为电磁防护服面料的开发提供参考。
附图说明
图1为实施例1所制得的双层涂层棉纤维织物的结构模型图。
图2为实施例1所制得的双层涂层棉纤维织物的性能检测数据。
图3为实施例1所制得的双层涂层棉纤维织物的制备过程图。
图4为实施例1所制得的双层涂层棉纤维织物，正面石墨涂层，反面为其他功能粒子涂层，屏蔽效能数据。其中数字1～5分别代表：石墨粉、银包铜粉、羟基镍粉、石墨烯、银包空心玻璃微珠。
附图1标记说明：1、棉纤维织物基布，2、石墨功能粒子涂层，3、其他功能粒子涂层。
具体实施方式
本发明提供了一种双层涂层棉纤维织物及其制备方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1。
本实施例中双层涂层棉纤维织物的基布选择为棉纤维织物，规格：25cm×50cm。涂料包括以下重量份组分：100重量份的水性聚氨酯，0.5～1重量份的增稠剂，10重量份的石墨，10重量份的其他功能粒子。
其中，100重量份的水性聚氨酯为PU-2540。
1重量份的增稠剂为水性增稠剂7011。
其具体的制备步骤如下。
1)基布的准备：按要求准备大小25cm×50cm的布料，将其平整固定于涂层机针板架上，调整至合适张力。
2)涂料的制备：a、用合适尺寸的烧杯取100重量份的聚氨酯树脂，称量10重量份的石墨和10重量份的其他功能粒子。b、将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定在搅拌机夹具上，将搅拌器下降至树脂液面高度的一半以下，注意不要触碰到烧杯壁，确定搅拌器转子位于烧杯正中央时，启动电动搅拌器。c、将电动搅拌器以低速(约1500rad/min)搅拌状态下，缓慢少量地向树脂中加入10重量份的石墨功能粒子，待完全加入后，将电动搅拌器调至高速(约2000rad/min)，搅拌10min。d、滴加增稠剂，边滴加边测量粘度，直至粘度到达35000mPa.S左右，对步骤c所得的混合物料进行粘度的测定，若未达到规定的35000mPa.S，需再少量多次加入增稠剂并以低速(约1500rad/min)搅拌，以防产生过多气泡，后保持高速搅拌至45min后停止，静置10min，冷却待使用。e、改变功能粒子，重复b、c、d操作，得其他吸波功能粒子涂料。
将步骤2)所制备的石墨涂料在涂层机上对步骤1)所准备的基布进行涂层整理，将涂层织物置于烘燥箱内，于80℃下烘燥10min。烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥。至此，单层石墨涂层织物制备完毕。
将步骤2所制备的其他功能粒子涂料均匀涂覆于未涂覆涂层的棉纤维织物一面，将涂层织物置于烘燥箱内，于80℃下烘燥10min。烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥，得双层涂层棉纤维织物。
实施例1利用INSTRON万能强力机来检测石墨烯单层涂层织物的拉伸强力，利用E4991B介电谱仪测试石墨烯单层涂层织物的介电性能，利用ZNB8型适量网络分析仪测试石墨烯单层涂层织物的电磁特性。
表1实施例1制备工艺条件。
附图4为表1参数下双层涂层棉纤维织物屏蔽效能，表征电磁屏蔽性能，屏蔽效果从好到差依次为：银包空心玻璃微珠、羟基镍粉、石墨烯、石墨粉、银包铜粉。
从附图4结果可看出，本发明测试结果表征材料屏蔽效果良好，且双层涂层棉纤维织物制备工艺简单，成本低，适用范围广，易批量生产。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.双层涂层棉纤维织物，其特征在于：采用织物涂层工艺制备，进行双面涂层，材料组成为基布和涂料。
2.根据权利要求1所述的双层涂层棉纤维织物，其特征在于，所述基布为棉纤维织物。
3.根据权利要求1所述的双层涂层棉纤维织物，其特征在于，所述涂料的组成及重量份为：水性聚氨酯：100重量份；增稠剂：0.5～1重量份；石墨功能粒子：10重量份；其他吸波功能粒子：10重量份。
4.根据权利要求3所述的双层涂层棉纤维织物，其特征在于，所述水性聚氨酯为半透明乳液，固体粉40±1，粘度(25℃，mPa.S)小于300。
5.根据权利要求3所述的双层涂层棉纤维织物，其特征在于，所述增稠剂为水性增稠剂，主要成分为聚氨酯化合物，PH值7.0±0.1，粘度≤3000CPS/25℃。
6.根据权利要求3所述的双层涂层棉纤维织物，其特征在于所述石墨功能粒子粒径＜48μm；石墨烯功能粒子粒径为5～15μm，且纯度大于95％；银包铜粉功能粒子，呈片状，银含量5％，松装密度1.6～1.8g/cm3；羟基镍粉功能粒子为团体粉末，镍含量99.79％，平均粒径2.37μm；银包空心玻璃微珠功能粒子呈球状，Ag含量为20％，平均粒径20μm。
7.根据权利要求3所述的双层涂层棉纤维织物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)按要求准备25cm×50cm布料，将其平整地固定在涂层机针板架上，调整至合适张力。2)涂料的制备：a、用合适尺寸的烧杯取适量聚氨酯树脂，称量一定比例的石墨功能粒子。b、将盛有聚氨酯树脂的烧杯加持固定在搅拌机夹具上，将搅拌器下降至树脂液面高度的一半以下，注意不要触碰到烧杯壁，确定搅拌器转子位于烧杯正中央时，启动电动搅拌器。c、电动搅拌器以低速(约1500rad/min)搅拌状态下，缓慢少量地向树脂中加入石墨，待称量好的石墨功能粒子完全加入后，将电动搅拌器调至高速(约2000rad/min)搅拌10min，再加入一定量的增稠剂，继续高速搅拌(约2000rad/min)至45min停止，以保证混合均匀。d、对步骤c所得的混合物料进行粘度测定，若未达到规定的35000mPa.S，需再少量多次加入增稠剂并以低速(约1500rad/min)搅拌，以防产生过多气泡。当粘度达到规定要求时，石墨涂料制备完毕。e、吸波功能粒子换成银包铜粉、羟基镍粉、石墨烯粉、银包空心玻璃微珠，重复b、c、d操作，得其他功能粒子涂料。
8.将步骤2)所制备的石墨涂料在涂层机上对步骤1)所准备的基布进行涂层整理，将涂层织物置于烘燥箱内，于80℃下烘燥10min。烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥。至此，单层石墨涂层织物制备完毕。
9.将步骤2)所制备的其他吸波功能粒子涂料均匀涂覆于棉纤维织物另一面，于80℃下烘燥10min。烘燥后取出置于通风处晾至完全干燥，得双层涂层棉纤维织物。
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