CN111286077A - 一种电磁屏蔽导电泡棉及其制备方法 - Google Patents

一种电磁屏蔽导电泡棉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电磁屏蔽材料技术领域的一种电磁屏蔽导电泡棉及其制备方法，包括以下制备步骤：称取氧化石墨烯和十二烷二胺，将氧化石墨烯加入至蒸馏水中混合，将十二烷二胺溶于乙醇溶液，两种溶液混合反应后，经过滤、洗涤、干燥，得到十二烷二胺接枝改性石墨烯；将十二烷二胺接枝改性石墨烯加入至无水乙醇和环己烷的混合液中，经超声混合后，加入聚氨酯泡沫反应，冲洗数次，干燥得到改性聚氨酯泡棉；将导电纤维布包裹在聚氨酯泡棉的表面，制得的电磁屏蔽导电泡棉具有良好的耐高温和耐湿性，有利于电磁屏蔽导电泡棉在湿热环境和较大压力的场合以及经常开关和有铰链的连接场合长期工作。

Description

一种电磁屏蔽导电泡棉及其制备方法
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域，具体为一种电磁屏蔽导电泡棉及其制备方法。
背景技术
导电泡棉是指在阻燃海绵上包裹导电布，经过一系列的处理后，使其具有良好的表面导电性，可以很容易用胶粘带固定在需屏蔽器件上。可分普通导电泡棉，镀镍铜导电泡棉，镀金导电泡棉、镀碳导电泡棉，镀锡导电泡棉，导电铝箔泡棉，导电铜箔泡棉，全方位导电泡棉，SMT导电泡棉，I/O导电泡棉衬垫等。导电泡棉按材质可以分为：铝箔布泡棉，导电纤维布泡棉，镀金布泡棉，镀炭布泡棉等。广泛应用于PDP电视、LCD显示器、液晶电视、手机、笔记本计算机、MP3、通讯机柜、医疗仪器等电子产品以及军工、航天领域。
在湿热环境和较大压力的场合以及经常开关和有铰链的连接场合，因为传统泡棉在湿热环境或反复压缩后，泡棉的压缩性和回弹性会急剧衰减，其中，聚氨酯泡棉在温度和潮湿环境中易于变形和膨胀，使得聚氨酯泡棉的耐高温耐湿性较差，这会降低电子产品在高温高湿环境中的可靠性。
基于此，本发明设计了具体为一种电磁屏蔽导电泡棉及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁屏蔽导电泡棉及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)氧化石墨烯的改性：按照质量比为1：1.4-2称取氧化石墨烯和十二烷二胺，将氧化石墨烯加入至蒸馏水中混合，得到石墨烯溶液；将十二烷二胺溶于乙醇溶液中，并加入石墨烯溶液，于80-90℃下反应20-26h，经过滤、洗涤、干燥，得到十二烷二胺接枝改性石墨烯；
(2)聚氨酯泡棉的改性：按照质量比为1：3-6称取十二烷二胺接枝改性石墨烯，将十二烷二胺接枝改性石墨烯加入至无水乙醇和环己烷的混合液中，经超声混合后，加入聚氨酯泡沫，于90-100℃反应2-3h，冲洗数次，干燥得到改性聚氨酯泡棉；
(3)将改性聚氨酯泡棉切分，用导电纤维布包裹在切分后聚氨酯泡棉的表面，得到电磁屏蔽导电泡棉。
本发明如上所述的电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，进一步的，所述步骤(1)中制备石墨烯溶液以及步骤(2)中改性石墨烯的溶解均采用超声混合，超声时间为5-10min。
本发明如上所述的电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，进一步的，所述步骤(1)的洗涤过程中，分别使用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤。
本发明如上所述的电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，进一步的，所述步骤(1)的洗涤过程中无水乙醇的温度为30-40℃。
本发明如上所述的电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，进一步的，所述步骤(2)中无水乙醇和环己烷的体积比为1：1。
本发明如上所述的电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，进一步的，所述步骤(2)对聚氨酯泡沫的冲洗采用吸附环己烷并挤压的方式进行。
本发明如上所述的电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，进一步的，所述步骤(2)聚氨酯泡棉的干燥条件：干燥温度120-150℃，干燥时间为2-3h。
本发明如上所述的电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，进一步的，所述导电纤维布为镀镍导电布、镀金导电布、镀炭导电布或铝箔纤维复合布。
本发明还提供了一种由上述制备方法制得的电磁屏蔽导电泡棉，它包括中部的改性聚氨酯泡棉以及包裹在改性聚氨酯泡棉表面的导电纤维布。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过先通过十二胺接接枝氧化石墨烯，石墨烯上的氨基与聚氨酯泡棉上的氰基发生反应，进而将氧化石墨烯接枝在聚氨酯泡棉上；由于含伯胺基团的石墨烯与聚氨酯泡沫原位接枝接枝反应，氧化石墨烯以卷曲褶皱形态均匀的分散在聚氨酯泡棉的表面，提高泡沫表面的粗糙度，降低了泡沫的表面能，从而提高了泡沫的疏水性，同时由于十二胺接枝到聚氨酯泡沫表面增加了泡沫与改性石墨烯的相容性，界面间相互作用增强，石墨烯不易与基体脱离，具有更加稳定的疏水性能，同时氧化石墨烯具有良好的导热性能，增强了聚氨酯泡棉的耐高温性能，进而使得电磁屏蔽导电泡棉具有良好的耐高温和耐湿性，有利于电磁屏蔽导电泡棉在湿热环境和较大压力的场合以及经常开关和有铰链的连接场合长期工作。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种电磁屏蔽导电泡棉，包括以下制备步骤：
(1)氧化石墨烯的改性：按照质量比为1：2称取氧化石墨烯和十二烷二胺，将氧化石墨烯加入至蒸馏水中超声混合7min，得到石墨烯溶液；将十二烷二胺溶于乙醇溶液中，并加入石墨烯溶液，于88℃下反应24h，过滤，使用蒸馏水和40℃的无水乙醇交替洗涤洗涤，置于真空干燥箱中干燥，得到十二烷二胺接枝改性石墨烯；
(2)聚氨酯泡棉的改性：按照质量比为1：4称取十二烷二胺接枝改性石墨烯，将十二烷二胺接枝改性石墨烯加入至体积比为1：1的无水乙醇和环己烷溶液中，超声混合8min，加入聚氨酯泡沫，于95℃反应2h，采用吸附环己烷并挤压的方式冲洗数次，于130℃的条件下干燥2.5h，得到改性聚氨酯泡棉；
(3)将改性聚氨酯泡棉切分，用镀镍导电布包裹在切分后聚氨酯泡棉的表面，得到电磁屏蔽导电泡棉。
实施例2：
一种电磁屏蔽导电泡棉，包括以下制备步骤：
(1)氧化石墨烯的改性：按照质量比为1：1.8称取氧化石墨烯和十二烷二胺，将氧化石墨烯加入至蒸馏水中超声混合5min，得到石墨烯溶液；将十二烷二胺溶于乙醇溶液中，并加入石墨烯溶液，于86℃下反应20h，过滤，使用蒸馏水和30℃的无水乙醇交替洗涤洗涤，置于真空干燥箱中干燥，得到十二烷二胺接枝改性石墨烯；
(2)聚氨酯泡棉的改性：按照质量比为1：3称取十二烷二胺接枝改性石墨烯，将十二烷二胺接枝改性石墨烯加入至体积比为1：1的无水乙醇和环己烷溶液中，超声混合10min，加入聚氨酯泡沫，于97℃反应3h，采用吸附环己烷并挤压的方式冲洗数次，于140℃的条件下干燥2.6h，得到改性聚氨酯泡棉；
(3)将改性聚氨酯泡棉切分，用镀金导电布包裹在切分后聚氨酯泡棉的表面，得到电磁屏蔽导电泡棉。
实施例3：
一种电磁屏蔽导电泡棉，包括以下制备步骤：
(1)氧化石墨烯的改性：按照质量比为1：1.6称取氧化石墨烯和十二烷二胺，将氧化石墨烯加入至蒸馏水中超声混合6min，得到石墨烯溶液；将十二烷二胺溶于乙醇溶液中，并加入石墨烯溶液，于85℃下反应26h，过滤，使用蒸馏水和35℃的无水乙醇交替洗涤洗涤，置于真空干燥箱中干燥，得到十二烷二胺接枝改性石墨烯；
(2)聚氨酯泡棉的改性：按照质量比为1：5称取十二烷二胺接枝改性石墨烯，将十二烷二胺接枝改性石墨烯加入至体积比为1：1的无水乙醇和环己烷溶液中，超声混合6min，加入聚氨酯泡沫，于93℃反应2.5h，采用吸附环己烷并挤压的方式冲洗数次，于120℃的条件下干燥3h，得到改性聚氨酯泡棉；
(3)将改性聚氨酯泡棉切分，用镀镍导电布包裹在切分后聚氨酯泡棉的表面，得到电磁屏蔽导电泡棉。
实施例4：
一种电磁屏蔽导电泡棉，包括以下制备步骤：
(1)氧化石墨烯的改性：按照质量比为1：1.7称取氧化石墨烯和十二烷二胺，将氧化石墨烯加入至蒸馏水中超声混合8min，得到石墨烯溶液；将十二烷二胺溶于乙醇溶液中，并加入石墨烯溶液，于90℃下反应22h，过滤，使用蒸馏水和36℃的无水乙醇交替洗涤洗涤，置于真空干燥箱中干燥，得到十二烷二胺接枝改性石墨烯；
(2)聚氨酯泡棉的改性：按照质量比为1：6称取十二烷二胺接枝改性石墨烯，将十二烷二胺接枝改性石墨烯加入至体积比为1：1的无水乙醇和环己烷溶液中，超声混合5min，加入聚氨酯泡沫，于90℃反应3h，采用吸附环己烷并挤压的方式冲洗数次，于150℃的条件下干燥2h，得到改性聚氨酯泡棉；
(3)将改性聚氨酯泡棉切分，用镀炭导电布包裹在切分后聚氨酯泡棉的表面，得到电磁屏蔽导电泡棉。
实施例5：
一种电磁屏蔽导电泡棉，包括以下制备步骤：
(1)氧化石墨烯的改性：按照质量比为1：1.4称取氧化石墨烯和十二烷二胺，将氧化石墨烯加入至蒸馏水中超声混合9min，得到石墨烯溶液；将十二烷二胺溶于乙醇溶液中，并加入石墨烯溶液，于80℃下反应23h，过滤，使用蒸馏水和32℃的无水乙醇交替洗涤洗涤，置于真空干燥箱中干燥，得到十二烷二胺接枝改性石墨烯；
(2)聚氨酯泡棉的改性：按照质量比为1：4称取十二烷二胺接枝改性石墨烯，将十二烷二胺接枝改性石墨烯加入至体积比为1：1的无水乙醇和环己烷溶液中，超声混合7min，加入聚氨酯泡沫，于100℃反应2h，采用吸附环己烷并挤压的方式冲洗数次，于125℃的条件下干燥2.8h，得到改性聚氨酯泡棉；
(3)将改性聚氨酯泡棉切分，用镀镍导电布包裹在切分后聚氨酯泡棉的表面，得到电磁屏蔽导电泡棉。
实施例6：
一种电磁屏蔽导电泡棉，包括以下制备步骤：
(1)氧化石墨烯的改性：按照质量比为1：1.5称取氧化石墨烯和十二烷二胺，将氧化石墨烯加入至蒸馏水中超声混合10min，得到石墨烯溶液；将十二烷二胺溶于乙醇溶液中，并加入石墨烯溶液，于83℃下反应25h，过滤，使用蒸馏水和38℃的无水乙醇交替洗涤洗涤，置于真空干燥箱中干燥，得到十二烷二胺接枝改性石墨烯；
(2)聚氨酯泡棉的改性：按照质量比为1：5称取十二烷二胺接枝改性石墨烯，将十二烷二胺接枝改性石墨烯加入至体积比为1：1的无水乙醇和环己烷溶液中，超声混合9min，加入聚氨酯泡沫，于96℃反应2.5h，采用吸附环己烷并挤压的方式冲洗数次，于145℃的条件下干燥2.2h，得到改性聚氨酯泡棉；
(3)将改性聚氨酯泡棉切分，用镀炭导电布包裹在切分后聚氨酯泡棉的表面，得到电磁屏蔽导电泡棉。
将实施例1-6制得的电磁屏蔽导电泡棉分别截取3mm×3mm大小的样品试验块，在常温下在其顶部放置2kg砝码，并保持1h，然后测量泡棉的回弹高度，可得，泡棉在释放初期可回弹至90％，并在20min后完全回弹至初始高度；
将实施例1-6制得的电磁屏蔽导电泡棉分别截取3mm×3mm大小的样品试验块，并将未经过改性的电磁屏蔽导电聚氨酯泡棉截取3mm×3mm大小的样品试验块，作为对照组，将它们一同放置在85℃、85％相对湿度的环境下保存3天，取出后分别进行反弹力和压缩率的测试，得到表1，冷却至常温后检测泡棉的厚度变化值、反弹力以及与水的接触角。
表1：
试验组 厚度变化值 反弹力 接触角
实施例1 +0.02mm 3235g 168.8°
实施例2 +0.03mm 2760g 171.4°
实施例3 +0.05mm 2986g 169.7°
实施例4 +0.01mm 2895g 171.2°
实施例5 +0.04mm 3128g 173.5°
实施例6 +0.03mm 2903g 170.3°
对照组 +0.3mm 1576g 110.4°
由上表1可知，本发明制得的电磁屏蔽导电泡棉具有良好的疏水性和耐热性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
(1)氧化石墨烯的改性：按照质量比为1：1.4-2称取氧化石墨烯和十二烷二胺，将氧化石墨烯加入至蒸馏水中混合，得到石墨烯溶液；将十二烷二胺溶于乙醇溶液中，并加入石墨烯溶液，于80-90℃下反应20-26h，经过滤、洗涤、干燥，得到十二烷二胺接枝改性石墨烯；
(2)聚氨酯泡棉的改性：按照质量比为1：3-6称取十二烷二胺接枝改性石墨烯，将十二烷二胺接枝改性石墨烯加入至无水乙醇和环己烷的混合液中，经超声混合后，加入聚氨酯泡沫，于90-100℃反应2-3h，冲洗数次，干燥得到改性聚氨酯泡棉；
(3)将改性聚氨酯泡棉切分，用导电纤维布包裹在切分后聚氨酯泡棉的表面，得到电磁屏蔽导电泡棉。
2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中制备石墨烯溶液以及步骤(2)中改性石墨烯的溶解均采用超声混合，超声时间为5-10min。
3.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的洗涤过程中，分别使用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤。
4.根据权利要求3所述的一种电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的洗涤过程中无水乙醇的温度为30-40℃。
5.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中无水乙醇和环己烷的体积比为1：1。
6.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)对聚氨酯泡沫的冲洗采用吸附环己烷并挤压的方式进行。
7.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)聚氨酯泡棉的干燥条件：干燥温度120-150℃，干燥时间为2-3h。
8.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽导电泡棉的制备方法，其特征在于，所述导电纤维布为镀镍导电布、镀金导电布、镀炭导电布或铝箔纤维复合布。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的电磁屏蔽导电泡棉，它包括中部的改性聚氨酯泡棉以及包裹在改性聚氨酯泡棉表面的导电纤维布。
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