CN111592743A - 一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电磁屏蔽复合材料，包括：石墨烯微片(CNP)通过聚氨基甲酸酯(PU)浸渍，再熔融负载在聚丙交酯(PLA)上，再通过真空渗透填充PBAT得到电磁屏蔽复合材料，其中，石墨烯微片含量为12‑15wt％，聚氨基甲酸酯含量为5‑8wt％，PBAT含量为8‑10wt％。本发明还提供了上述电磁屏蔽复合材料的制备方法。本发明提供的电磁屏蔽复合材料制备方法简单易得，聚丙交酯和PBAT均为生物可降解材料，不仅能提高电磁屏蔽复合材料的机械性能，还能提高材料的电阻稳定性，应用价值高。

Description

一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽材料领域，具体是涉及一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法。
背景技术
电磁辐射(Electromagnetic radiation,EMR)是电子设备大量使用所产生的副产物，它不仅干扰电器的正常运行，还可能对人体健康产生不良影响。因此，需采取适当的措施“切断”辐射耦合途径。目前最有效的“切断”措施是使用电磁屏蔽材料，将电磁辐射的强度削减到一定的安全范围内。近年来，由于聚合物材料具备质轻、价廉、易加工及耐腐蚀等优点，大量的研究集中在开发高性能聚合物基电磁屏蔽材料上。然而，传统聚合物固有的电绝缘性，对电磁波难以产生削弱作用，因此需要引入导电填料来解决这一问题，进而在限制表面电磁波反射率的同时，通过电阻损耗以及界面极化等效应对电磁波产生以吸收为主导的屏蔽效果。当前主要有碳材料和金属材料可作为导电填料使用。在聚合物基体中添加金属材料虽然能够显著提高复合材料的导电性和电磁屏蔽性能，但由于金属材料的密度大，填充聚合物的同时也会大幅度增加复合材料的密度，且过多的添加会造成加工困难。近年来，各类便携式电子电器设备的发展，需要电磁屏蔽材料能够具有轻质、高屏蔽性和多功能等特点。在这方面，由于碳材料具备密度小、耐腐蚀和易加工等优点，碳/聚合物基复合材料迅速成为了军民两用领域应用最为广泛、研究最多的一类电磁屏蔽材料。但是碳/聚合物基材料的机械性能较差。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种机械性能好的电磁屏蔽复合材料。
本发明的第二目的是提供一种电磁屏蔽复合材料的制备方法。
为了实现上述的第一目的，本发明提供的一种电磁屏蔽复合材料，包括：石墨烯微片(CNP)通过聚氨基甲酸酯(PU)浸渍，再熔融负载在聚丙交酯(PLA)上，再通过真空渗透填充PBAT得到电磁屏蔽复合材料，所述石墨烯微片含量为12-15wt％，所述聚氨基甲酸酯含量为5-8wt％，所述PBAT含量为8-10wt％。
为了实现上述的第二目的，本发明提供的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚氨基甲酸酯泡沫剪碎放入DMF/NMP溶液中，加入石墨烯微片超声浸渍3-4h，过滤后风干72h，再于50℃下真空干燥4h，得到PU-CNP，备用；
S2、将聚丙交酯在80℃下干燥12h，备用；
S3、将干燥后的PU-CNP和聚丙交酯放入密炼机中，混合10-20min，出料；
S4、将S3制得的复合材料加入PBAT，并在真空条件下渗透15-20min，固化3-4h，即得电磁屏蔽复合材料。
其中，所述密炼机中温度为170-190℃；所述密炼机中转速为50-70rpm。
聚氨基甲酸酯(PU)在DMF/NMP溶液膨胀，通过浸渍石墨烯微片得到的PU-CNP在结构上表现出分层扭曲，在拉伸过程中，可提高电磁屏蔽材料的电阻稳定性。
PBAT属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性。在本发明中，用于提升电磁屏蔽材料的机械性能和电阻稳定性。
本发明的有益效果：
本发明通过在石墨烯微片上浸渍PU，负载在PLA上，再填充PBAT得到一种机械性能优秀的电磁屏蔽复合材料。本发明中采用的PLA和PBAT均是生物可降解材料，对环境友好。
具体实施方式
为了更清楚、完整的描述本发明的技术方案，以下通过具体实施例进一步详细说明本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，可以在本发明权利限定的范围内进行各种改变。
实施例1
一种电磁屏蔽复合材料，包括：石墨烯微片通过聚氨基甲酸酯浸渍，再熔融负载在聚丙交酯上，再通过真空渗透填充PBAT得到电磁屏蔽复合材料，所述石墨烯微片含量为15wt％，所述聚氨基甲酸酯含量为5wt％，所述PBAT含量为10wt％。
一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚氨基甲酸酯泡沫剪碎放入DMF/NMP溶液中，加入石墨烯微片超声浸渍4h，过滤后风干72h，再于50℃下真空干燥4h，得到PU-CNP，备用；
S2、将聚丙交酯在80℃下干燥12h，备用；
S3、将干燥后的PU-CNP和聚丙交酯放入密炼机中，混合20min，出料；
S4、将S3制得的复合材料加入PBAT，并在真空条件下渗透20min，固化4h，即得电磁屏蔽复合材料。
其中，所述密炼机中温度为180℃；所述密炼机中转速为560rpm。
实施例2
一种电磁屏蔽复合材料，包括：石墨烯微片通过聚氨基甲酸酯浸渍，再熔融负载在聚丙交酯上，再通过真空渗透填充PBAT得到电磁屏蔽复合材料，所述石墨烯微片含量为12wt％，所述聚氨基甲酸酯含量为8wt％，所述PBAT含量为8wt％。
一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚氨基甲酸酯泡沫剪碎放入DMF/NMP溶液中，加入石墨烯微片超声浸渍3h，过滤后风干72h，再于50℃下真空干燥4h，得到PU-CNP，备用；
S2、将聚丙交酯在80℃下干燥12h，备用；
S3、将干燥后的PU-CNP和聚丙交酯放入密炼机中，混合10min，出料；
S4、将S3制得的复合材料加入PBAT，并在真空条件下渗透15min，固化3h，即得电磁屏蔽复合材料。
其中，所述密炼机中温度为1700℃；所述密炼机中转速为50rpm。
实施例3
一种电磁屏蔽复合材料，包括：石墨烯微片通过聚氨基甲酸酯浸渍，再熔融负载在聚丙交酯上，再通过真空渗透填充PBAT得到电磁屏蔽复合材料，所述石墨烯微片含量为15wt％，所述聚氨基甲酸酯含量为8wt％，所述PBAT含量为8wt％。
一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚氨基甲酸酯泡沫剪碎放入DMF/NMP溶液中，加入石墨烯微片超声浸渍4h，过滤后风干72h，再于50℃下真空干燥4h，得到PU-CNP，备用；
S2、将聚丙交酯在80℃下干燥12h，备用；
S3、将干燥后的PU-CNP和聚丙交酯放入密炼机中，混合20min，出料；
S4、将S3制得的复合材料加入PBAT，并在真空条件下渗透20min，固化4h，即得电磁屏蔽复合材料。
其中，所述密炼机中温度为190℃；所述密炼机中转速为70rpm。
对比例1
不使用聚氨基甲酸酯浸渍，其余同实施例1。
对比例2
不使用PBAT进行填充，其余同实施例1。
对比例3
其中，所述聚氨基甲酸酯含量为20wt％，其余同实施例1。
对比例4
其中，所述PBAT含量为15wt％，其余同实施例1。
将上述实施例和对比例制备的电磁屏蔽复合材料模塑成1mm的矩形样品，在X波段测试其电磁性能和电磁屏蔽效率，以及机械拉伸性能，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002559207650000041
Figure BDA0002559207650000051
由表1可知，本发明制备的电磁屏蔽复合材料机械性能较好。由对比例1、3可知，不加入PU浸渍或PU含量过高时，所制备的材料机械性能较差，且体积电阻大。由对比例2、4可知，不使用PBAT填充或PBAT含量过高时，会大幅降低材料的机械性能。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，包括：石墨烯微片通过聚氨基甲酸酯浸渍，再熔融负载在聚丙交酯上，再通过真空渗透填充PBAT得到电磁屏蔽复合材料，所述石墨烯微片含量为12-15wt％，所述聚氨基甲酸酯含量为5-8wt％，所述PBAT含量为8-10wt％。
2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚氨基甲酸酯泡沫剪碎放入DMF/NMP溶液中，加入石墨烯微片超声浸渍3-4h，过滤后风干72h，再于50℃下真空干燥4h，得到PU-CNP，备用；
S2、将聚丙交酯在80℃下干燥12h，备用；
S3、将干燥后的PU-CNP和聚丙交酯放入密炼机中，混合10-20min，出料；
S4、将S3制得的复合材料加入PBAT，并在真空条件下渗透15-20min，固化3-4h，即得电磁屏蔽复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：所述密炼机中温度为170-190℃。
4.根据权利要求2所述的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：所述密炼机中转速为50-70rpm。
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