CN110938354A - 一种复合漆膜电磁屏蔽材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种复合漆膜电磁屏蔽材料，其是由木质素改性环氧丙烯酸脂、碳纳米管和纳米四氧化三铁组成，其制备方法包括：先将环氧树脂、丙烯酸和木质素在催化剂作用下原位聚合得到木质素改性环氧丙烯酸酯，在上述木质素改性环氧丙烯酸酯中加入纳米四氧化三铁和碳纳米管，在一定条件下进行固化后获得复合漆膜电磁屏蔽材料。由上述制备方法获得的复合漆膜电磁屏蔽材料具有宽的吸波频带和优异的屏蔽效能，并且上述材料在微波暗室、微波通讯信息、电磁防护、便携式移动设备等方面有非常广泛的应用。

Description

一种复合漆膜电磁屏蔽材料及制备方法
技术领域
本发明属于电磁屏蔽材料技术领域，具体涉及一种基于木质素、环氧丙烯酸酯、碳纳米管和纳米四氧化三铁的漆膜电磁屏蔽材料及制备方法。
背景技术
高速发展的电子工业带来的电磁辐射，过量的电磁辐射不仅会对人体健康有影响，人类赖以生存的自然环境也会受到危害。比如过量的电磁污染会对植物造成不同程度的损伤，使得植物无法正常的生长，严重还会造成基因突变和死亡同样，对家畜和野生动物也会造成不良影响。电磁辐射也会对其他电子电气设备产生电磁干扰。特别是高频大功率设备，工作期间能量大、高强度的电磁辐射，对周围的电子设备、仪器仪表、通信信号等产生严重干扰，严重时使其不能正常工作而引发严重后果。例如，在航天领域，控制系统因为电磁干扰而失灵，导致火箭、航天器失控甚至损毁，其后果不堪设想。
当前为了解决电磁污染所带来的一系列问题，常用的电磁屏蔽材料主要以金属为主，但这种材料有质量重、难加工、易氧化和价格贵。而且冶炼过程带来的环境问题日趋严重、成品质量重、对电磁波的强烈反射作用引起二次干扰等缺点，限制了它的适用性。因此，为缓解不可再生资源的压力，减轻日益严重的环境问题，探索吸收频带宽、力学性能好、质量轻、易加工、耐腐蚀、价格便宜绿色无污染的电磁屏蔽材料迫在眉睫。
化学制浆过程主要是通过除掉木质素，分离出纤维素，来生产合适的纸浆来制备纸和其它相关的产品。木质素一直以来被认为是制浆和造纸工业的废物，仅仅作为燃料为造纸厂提供能源。目前，木质素占据地球上非石油有机碳的30％，它的可用性超过3000亿吨，每年增长大约200亿吨。而仅仅有少部分的木质素被商业化利用，作为分散剂、粘合剂、表面活性剂和作为塑料或橡胶的抗氧化剂。木质素具有微米－纳米级多尺度孔隙结构，其天然的骨架形态可以将其他材料的力学性能增强，多孔通道表面富含大量的活性位点(碳自由基C)和基团(游离性羟基－OH、羧基－COOH等)，可进行一系列的物理、化学反应，增强与基体的相容性。而且木质素存在扩展了复合材料中电磁波传播的路径，导致入射波被反复散射和反射，增强了电磁波的吸收。
现有技术中，电磁屏蔽材料通常以刚性固体或橡胶为基体，以金属系、金属氧化物系、碳系为填料来制备电磁屏蔽材料，漆膜电磁屏蔽材料较少。环氧丙烯酸酯是可作为紫外光固化涂料的一类树脂，拥有良好的综合性能，例如，附着力、柔韧性、硬度和耐化学药品等。在工业上，环氧丙烯酸酯低聚物通过在环氧树脂的末端引入带有碳碳双键的乙烯酯官能团而被使用，使它具有优异的性能，如耐化学性、柔韧性、耐黄变性、出色的粘结力和硬度。环氧骨架可以赋予涂料韧性，而碳碳键和醚键可以改善耐化学药品性。极性基团可以提高粘结性，而环氧和丙烯酸反应生成羟基，羟基属于极性基团的一种，所以改善了结合力。但由于它的线性结构使得热稳定性较差，可以通过多官能团的丙烯酸来制备出交联的环氧丙烯酸酯来改善热稳定性。多官能度的环氧丙烯酸酯对塑料具有粘结性好、交联密度高、耐化学性好、硬度高和耐摩擦性好等优点。本发明是将木质素、环氧丙烯酸酯、碳纳米管和纳米四氧化三铁进行复合，制备了一种复合漆膜电磁屏蔽材料。
发明内容
为了解决前述电磁屏蔽频率窄、电磁屏蔽效果有待提高和环境污染的问题，本技术发明了一种基于木质素改性的环氧丙烯酸酯、碳纳米管和纳米四氧化三铁构成的新型电磁屏蔽材料。
本发明提供的复合漆膜电磁屏蔽材料，其制备原料包括：木质素改性的环氧丙烯酸脂、碳纳米管、纳米四氧化三铁。其中，所述木质素改性环氧丙烯酸脂是将木质素和环氧树脂反应，得到木质素基环氧树脂，然后将木质素基环氧树脂、催化剂和丙烯酸类单体反应，得到木质素基环氧丙烯酸酯。所述电磁屏蔽材料为前述木质素改性环氧丙烯酸脂中加入改性纳米四氧化三铁和碳纳米管得到。
以木质素改性的环氧丙烯酸脂、碳纳米管和纳米四氧化三铁的总质量计，在频范围 8.2-18GHz，木质素在木质素改性环氧丙烯酸脂中的固定质量为18％，纳米四氧化三铁和多壁碳纳米管质量都为9％，此时，电磁屏蔽效率都达到99％以上。
所述环氧树脂可以是双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、羟甲基双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂，更优选为双酚A型环氧树脂。
所述的表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠，更优选为聚乙烯吡咯烷酮。
所述的碳纳米管可以是单壁碳纳米管，可以是多壁碳纳米管，可以是表面活性剂改性的单壁或多壁碳纳米管，更优选为表面活性剂改性过的多壁碳纳米管。
所述的硅烷偶联剂包括KH602，A151，A171，A172。
所述的纳米四氧化三铁尺寸可以为10-300nm,为纳米四氧化三铁40-60nm或为硅烷偶联剂表面改性的纳米四氧化三铁。
所述的木质素可以是各种木质素，有机溶剂木质素，碱木质素、磺酸盐木质素等。
所述的热稀释剂可以是苯乙烯，苯、甲苯、二甲苯、丁脂、环己酮、天那水、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、丁醇、松香水。
本发明还提供一种前述电磁屏蔽材料的制备方法，包括步骤：1)由木质素和环氧树脂反应，得到木质素基环氧树脂，然后将木质素基环氧树脂、催化剂和丙烯酸类单体反应，得到木质素基环氧丙烯酸酯；2)在上述木质素基环氧丙烯酸酯体系中，加入碳纳米管和纳米四氧化三铁混合，继续反应使得所述木质素基环氧丙烯酸酯电磁屏蔽材料混合物充分反应，最后用稀释剂稀释；3)刮膜，固化，干燥，得到所述电磁屏蔽材料。
具体制备步骤如下：
(1)制备硅烷偶联剂改性纳米四氧化三铁：将硅烷偶联剂、去离子水、甲醇(质量比为 1-3：1-3：6-8)混合后超声分散，加入纳米四氧化三铁(硅烷偶联剂、去离子水、甲醇总质量的1-10％)，继续搅拌并干燥；
(2)制备多壁碳纳米管分散液：将多壁碳纳米管、DMF、聚乙烯吡咯烷酮混合后超声分散(质量比为70-90：300-500：1-10)；
(3)屏蔽材料预聚物的制备：将木质素和环氧树脂反应，得到木质素基环氧树脂；木质素基环氧树脂、催化剂和丙烯酸类单体反应，得到木质素改性的环氧丙烯酸脂；然后向上述木质素改性的环氧丙烯酸脂中加入碳纳米管分散液和硅烷偶联剂改性纳米四氧化三铁，最后用稀释剂稀释，得到屏蔽材料预聚物。
(4)首先在铝箔纸上用刮膜器刮一层木质素基环氧丙烯酸脂(木质素含量为18％)，厚度越为60um，然后在上面刮一层屏蔽材料预聚物，厚度越为60um，最后在在上面刮一层木质素基环氧丙烯酸脂(木质素含量为18％)，厚度越为60um，然后固化，从而得到所述电磁屏蔽材料。
上述(4)中所说的固化可以分为热固化、光固化或双重固化。
热固化：用苯乙烯作为稀释剂，然后加入异氰酸钴和过氧化甲乙酮热固化剂，在真空烘箱中固化。
光固化：用二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)和丙烯酸异冰片酯(IBOA)作为稀释剂，然后加入2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)和双苯基氧化膦(819)光固化剂，在紫外固化箱中完成。
双重固化：活性TPGDA(三丙二醇类二丙烯酸酯)和IBOA(甲基丙烯酸异冰片酯)作为稀释剂，然后加入2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)、双苯基氧化膦(819)、异氰酸钴和过氧化甲乙酮混合配制得到固化剂，先在紫外箱中固化，然后在真空烘箱中固化。
优选的，前述制备方法可以包括下述步骤：
(1)纳米四氧化三铁的改性：将硅烷偶联剂、去离子水、甲醇在室温下混合后超声分散0.5～1小时，加入纳米四氧化三铁，搅拌1～2小时后在80～100℃下干燥5～8小时；
(2)制备碳纳米管分散液：将碳纳米管、DMF、聚乙烯吡咯烷酮混合后超声分散1～2 小时；
(3)原料混合：将N-N二甲基甲酰氨、环氧树脂和木质素在室温下混合后搅拌5～10 分钟，然后升温到75-85℃下搅拌1-2小时。向其中加入丙烯酸和催化剂75-85℃下搅拌1-2 小时；然后加入步骤(1)改性纳米四氧化三铁和步骤(2)碳纳米管分散液，反应10-20分钟；加入稀释剂，得到屏蔽材料预聚物。
(4)首先在铝箔纸上用刮膜器刮一层木质素基环氧丙烯酸脂(木质素含量为18％)，厚度越为60um，然后在上面刮一层屏蔽材料预聚物，厚度越为60um，最后在在上面刮一层木质素基环氧丙烯酸脂(木质素含量为18％)，厚度越为60um，然后进行双重固化，从而得到本发明所述的基于木质素、环氧丙烯酸脂、碳纳米管和纳米四氧化三铁的复合漆膜电磁屏蔽材料。
上述步骤(1)中，在所述的纳米四氧化三铁的改性过程中，所述的纳米四氧化三铁，需干燥后使用，优选在60～100℃下干燥0.5～5小时后使用。
上述步骤(3)中所述原料混合过程中，所述的木质素和纳米四氧化三铁，需干燥后使用，优选在50～120℃下干燥0.5～12小时后使用。
此外，本发明还提供所述电磁屏蔽材料具有宽频率吸收范围和高效率电磁屏蔽的材料在微波暗室、微波通讯信息、电磁防护、便携式移动设备等方面有非常广泛的应用。
与现有技术相比，本发明预料不到地发现木质素改性环氧丙烯酸脂、碳纳米管和纳米四氧化三铁制备的漆膜电磁屏蔽材料具有宽的吸波频带和优异的屏蔽效能。其原因可能与木质素和碳纳米管形成的结构以及纳米四氧化三铁在其中的特定存在形式有关。
性能测试
电磁屏蔽性能检测方法是将上述基于木质素、环氧丙烯酸脂、碳纳米管和纳米四氧化三铁的复合漆膜电磁屏蔽材料双面涂覆在铝箔纸上，分别切割成长为22.88mm、宽为10.16mm、厚为0.04mm的矩形片状样品，和长为15.8mm、宽为.9mm、厚为0.04mm的矩形片状样品，采用数字化矢量网络分析仪型在8.2-12.4GHz，12.4-18GHz的频段内测量上述样品的电磁屏蔽效能，其性能测试结果见图2。
附图说明
图1：对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、实施例1制备的电磁屏蔽材料在8.2-18GHz 范围的电磁屏蔽效能
图2：实施例1、实施例3、实施例5制备的电磁屏蔽材料在8.2-18GHz范围的电磁屏蔽效能；
具体实施方式
对比例1
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂60g在室温下混合后搅拌10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。然后取上面的样品20g，加入TPO 1.5g、双苯基氧化膦0.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为0.2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后在真空烘箱中50℃干燥12小时。
对比例2
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂49.2g和木质素10.8g在室温下混合后搅拌10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。然后取上面的样品20g，加入TPO 1.5g、双苯基氧化膦0.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为0.2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后在真空烘箱中50℃干燥12小时。
对比例3
纳米四氧化三铁的改性：将硅烷偶联剂20豪升、去离子水40毫升、甲醇140毫升在室温下超声分散1小时，加入纳米四氧化三铁5.00克，搅拌2小时后，放入烘箱中85℃干燥，干燥6小时。
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂49.2g和木质素10.8g在室温下混合后搅拌10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。取上面的样品19.90g，加入改性纳米四氧化三铁0.1g机械搅拌20分钟，加入TPO 1.5g、双苯基氧化膦0.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为0.2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后分别在真空烘箱中50℃干燥12小时。
对比例4
将碳纳米管0.1克、DMF 1毫升、聚乙烯吡咯烷酮0.005克混合后，超声分散2小时。
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂49.2g和木质素10.8g在室温下混合后搅拌10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。取上面的样品19.90g，加入上述碳纳米管分散液机械搅拌20分钟，加入TPO 1.5g、 8190.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为0.2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后分别在真空烘箱中50℃干燥12小时。
实施例1
纳米四氧化三铁的改性：将硅烷偶联剂20豪升、去离子水40毫升、甲醇140毫升在室温下超声分散1小时，加入纳米四氧化三铁5.00克，搅拌2小时后，放入烘箱中85℃干燥，干燥6小时。
将碳纳米管0.1克、DMF 1毫升、聚乙烯吡咯烷酮0.005克混合后，超声分散2小时。
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂49.2g和木质素10.8g在室温下混合后搅拌10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂60g在室温下混合后搅拌10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在 80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。取上面的样品 19.80g，加入上述碳纳米管分散液和改性纳米四氧化三铁0.1g机械搅拌20分钟，加入TPO 1.5g、双苯基氧化膦0.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为0.2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后在真空烘箱中50℃干燥12小时。
实施例2
将碳纳米管0.31克、DMF 1毫升、聚乙烯吡咯烷酮0.016克混合后，超声分散2小时。
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂51g和木质素9g在室温下混合后搅拌 10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。取上面的样品19.38g，加入上述碳纳米管分散液和改性纳米四氧化三铁0.31g机械搅拌 20分钟，加入TPO 1.5g、双苯基氧化膦0.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌 20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为0.2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后在真空烘箱中50℃干燥12小时。
实施例3
将碳纳米管0.53克、DMF 1毫升、聚乙烯吡咯烷酮0.027克混合后，超声分散2小时。
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂51g和木质素9g在室温下混合后搅拌 10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。取上面的样品18.94g，加入上述碳纳米管分散液和改性纳米四氧化三铁0.53g机械搅拌 20分钟，加入TPO 1.5g、双苯基氧化膦0.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌 20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为0.2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后在真空烘箱中50℃干燥12小时。
实施例4
将碳纳米管0.76克、DMF 1毫升、聚乙烯吡咯烷酮0.038克混合后，超声分散2小时。
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂51g和木质素9g在室温下混合后搅拌 10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。取上面的样品18.48g，加入上述碳纳米管分散液和改性纳米四氧化三铁0.76g机械搅拌 20分钟，加入TPO 1.5g、双苯基氧化膦0.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌 20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为0.2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后在真空烘箱中50℃干燥12小时。
实施例5
将碳纳米管0.99克、DMF 1毫升、聚乙烯吡咯烷酮0.050克混合后，超声分散2小时。
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂51g和木质素9g在室温下混合后搅拌 10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。取上面的样品18.02g，加入上述碳纳米管分散液和改性纳米四氧化三铁0.99g机械搅拌 20分钟，加入TPO 1.5g、双苯基氧化膦0.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌 20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为0.2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后在真空烘箱中50℃干燥12小时。
实施例6
将碳纳米管0.99克、DMF 1毫升、聚乙烯吡咯烷酮0.050克混合后，超声分散2小时。
原料混合：将N-N二甲基甲酰氨12ml、环氧树脂51g和木质素9g在室温下混合后搅拌 10分钟，然后升温到80℃下搅拌2小时。向其中加入丙烯酸21.71g、对苯二酚0.17g和吡啶0.19ml，然后在80℃下搅拌2小时；加入TPGDA 12.92g、IBOA 12.92g，倒入烧杯中待用。取上面的样品18.02g，加入上述碳纳米管分散液和改性纳米四氧化三铁0.99g机械搅拌 20分钟，加入TPO 1.5g、双苯基氧化膦0.5g、异氰酸钴0.4g和过氧化甲乙酮1.2g机械搅拌20分钟，然后在铝箔纸正反面都上刮一个厚度为2mm的漆膜，分别在紫外箱中固化一分钟，然后在真空烘箱中50℃干燥12小时，在频范围8.2-18GHz，电磁屏蔽效能为53dB。
从图1中可以看到对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、实施例1在8.2-18GHz的电磁屏蔽效能图，对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、实施例1的不同之处在于对比例1中只有环氧丙烯酸酯，对比例2中含有木质素，对比例3中含有四氧化三铁和木质素，对比例4中含有碳纳米管和木质素，实施例1中含有碳纳米管、四氧化三铁和木质素，可以看出实施例1在8.2-18GHz的频率范围内的最大值为14dB(即电磁屏蔽效率为96％)，电磁屏蔽效能≥20dB(即电磁屏蔽效率为 99％)的频率宽度为0GHz。对比例1和对比例2可以看出加入木质素后屏蔽性能提高，这是因为木质素本身作为一种聚电解质，可以增强了电磁屏蔽效能，而且木质素具有多孔的结构，电磁波在这种结构下，内部多次反射，产生涡流，损耗电磁波的能量，从而增强电磁屏蔽效能，说明木质素的加入对于材料电磁屏蔽性能的改善起到了预料不到的效果。对比例3和对比例 4可以看出，在含有木质素的体系中单独加入碳纳米管或四氧化三铁，对电磁屏蔽效能的提高不是很明显。
从图2中可以看到实施例1、实施例3、实施例5在8.2-18GHz的电磁屏蔽效能图，实施例1、实施例3、实施例5的不同之处在于碳纳米管和纳米四氧化三铁的含量不同，分别含有1％的碳纳米管和1％的纳米四氧化三铁、5％的碳纳米管和5％的纳米四氧化三铁、9％的碳纳米管和9％的纳米四氧化三铁，可以看出实施例5在8.2-18GHz的频率范围内的最大值为33.6dB(即电磁屏蔽效率为99.96％)，电磁屏蔽效能≥20dB(即电磁屏蔽效率为99％)的频率宽度达到9.8GHz(8.2-18GHz)。随着碳纳米管和纳米四氧化三铁的含量增多，可以形成更完善的通电网络，而且碳纳米管和纳米四氧化三铁具有协同作用，从而增强了电磁屏蔽效能。作用机理为一方面入射电磁波在材料界面处的反射作用，即电磁波在这种材料表面发生了反射，这是最主要的电磁波衰减作用；另外在这个界面上还存在一定的吸收作用，这是由于材料在电磁波催生的电磁场作用下能产生涡流，将电磁波以热能的形式散失，说明碳纳米管和纳米四氧化三铁对材料的电磁屏蔽效能起到了重要作用。
表1表示对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、实施例1、实施例3和实施例5复合材料的力学性能，可以看到纯的环氧树脂的硬度为4H，柔韧性为3，但是随着加入的碳纳米管和纳米四氧化三铁的含量增加，使交联密度降低，导致了力学性能下降。
表1屏蔽材料的漆膜性能
Figure BDA0002312289000000081
Figure BDA0002312289000000091
表2表示对比例1、对比例2、实施例3和实施例5复合材料的热稳定性，T5被用来评估材料的热稳定性，对比例2的T5为273℃，要高于对比例1的241℃，主要是由于有机溶剂木质素含有大量的苯环结构，增加了复合材料的热稳定性，但是随着加入的碳纳米管和纳米四氧化三铁的含量增加，材料的T5和T10都有所下降，可能是应为随着加入的碳纳米管和纳米四氧化三铁的含量增加，使交联密度降低，使材料的热稳定性下降。
表2屏蔽材料的热稳定性
对比例1 对比例2 实施例3 实施例5
T5(℃) 241 273 258 256
T10(℃) 290 307 261 262

Claims (10)

1.一种复合漆膜电磁屏蔽材料，其特征在于：它是由木质素改性环氧丙烯酸脂、碳纳米管和纳米四氧化三铁组成。
2.根据权利要求1所述的复合漆膜电磁屏蔽材料，它的制备方法包括：
(1)木质素改性环氧丙烯酸脂的制备：将N-N二甲基甲酰氨、环氧树脂和木质素在室温下混合后搅拌5～10分钟，然后升温到75～85℃下搅拌1～2小时，再加入丙烯酸和催化剂75～85℃下搅拌1～2小时获得木质素改性环氧丙烯酸脂；
(2)屏蔽材料预聚物的制备：然后向步骤(1)所述的木质素改性环氧丙烯酸脂中加入纳米四氧化三铁和碳纳米管分散液，反应10～20分钟后再加入稀释剂，获得屏蔽材料预聚物；
(3)复合漆膜电磁屏蔽材料的制备：在铝箔纸上用刮膜器刮一层步骤(1)所述的木质素改性环氧丙烯酸脂，然后再在木质素改性环氧丙烯酸脂上面刮一层步骤(2)所述的屏蔽材料预聚物，最后在屏蔽材料预聚物上面刮一层步骤(1)所述的木质素改性环氧丙烯酸脂，最后进行固化后获得复合漆膜电磁屏蔽材料。
3.根据权利要求1所述的复合漆膜电磁屏蔽材料，其特征在于：按质量百分比计，所述的木质素改性环氧丙烯酸脂为82％～98％，碳纳米管为1～9％，纳米四氧化三铁为1～9％。
4.根据权利要求3所述的复合漆膜电磁屏蔽材料，其特征在于：按质量百分比计，所述的木质素改性环氧丙烯酸脂中木质素含量为18％，所述的纳米四氧化三铁含量为9％，所述的碳纳米管含量为9％。
5.根据权利要求2所述的复合漆膜电磁屏蔽材料，其特征在于：步骤(1)所述的木质素是改性后的木质素，为有机溶剂木质素、碱木质素、磺酸盐木质素中的任一一种；
步骤(1)所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、羟甲基双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的任一一种；
步骤(1)所述的催化剂为吡啶；
步骤(2)所述的碳纳米管分散液为单壁碳纳米管分散液、多壁碳纳米管分散液、表面活性剂改性的单壁或多壁碳纳米管分散液中的任一一种；
步骤(2)所述的纳米四氧化三铁为尺寸为10-300nm的纳米四氧化三铁、尺寸为40-60nm的纳米四氧化三铁、硅烷偶联剂改性纳米四氧化三铁中的任一一种；
步骤(2)所述的稀释剂为苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、丁脂、环己酮、天那水、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、丁醇或松香水中的任一一种。
6.根据权利要求5所述复合漆膜电磁屏蔽材料，其特征在于：硅烷偶联剂改性纳米四氧化三铁是由如下步骤制备的：将硅烷偶联剂、去离子水、甲醇按照质量比为1-3：1-3：6-8混合后超声分散0.5～1小时，加入纳米四氧化三铁，继续搅拌并干燥获得硅烷偶联剂改性纳米四氧化三铁；所述的碳纳米管分散液是由如下步骤制备的：将碳纳米管、DMF、聚乙烯吡咯烷酮按照质量比为70-90：300-500：1-10混合后超声分散获得碳纳米管分散液。
7.根据权利要求2所述的复合漆膜电磁屏蔽材料，其特征在于：步骤(3)所述的固化为热固化和/或光固化。
8.根据权利要求7所述的复合漆膜电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的热固化为用苯乙烯作为稀释剂，然后加入异氰酸钴和过氧化甲乙酮热固化剂，在真空烘箱中固化。
9.根据权利要求7所述的复合漆膜电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的光固化为二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)和丙烯酸异冰片酯(IBOA)作为稀释剂，然后加入2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)和双苯基氧化膦(819)光固化剂，在紫外固化箱中固化。
10.权利要求1保护的一种复合漆膜电磁屏蔽材料在微波暗室、微波通讯信息、电磁防护、便携式移动设备的应用。
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