CN113278356A - 抗电磁波辐射涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗电磁波辐射涂料的制备方法，其包括以下步骤：S1、制备MXene纳米片分散液；S2、按照MXene与吡咯的质量比例，取吡咯单体溶解于有机溶液中，然后再将该溶液逐滴加入到MXene分散液中；S3、MXene纳米片自带酸性特质，能使吡咯分子质子化，质子化的吡咯分子攻击其他分子进而诱发链增长反应，形成聚吡咯长链，聚吡咯均匀地分布在MXene纳米片的边缘和缺陷处，在MXene纳米片上的氟官能团的掺杂效果下，聚吡咯能呈现出导电性质，形成MXene/PPy颗粒；S4、将MXene/PPy颗粒制成粉末，然后与光固化树脂搅拌均匀，再加入颜填料和乳化剂，制成光固化宽频电磁屏蔽涂料。本发明的抗电磁波辐射涂料的制备方法，能提高制成的MXene/PPy颗粒的纯度，提高制成的电磁屏蔽涂料的性能。

Description

抗电磁波辐射涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于功能涂料技术领域，具体涉及一种抗电磁波辐射涂料及其制备方法。
背景技术
电磁波辐射不仅会干扰各种电子设备，同时当人体处于具有一定电磁辐射强度的环境中时，也会对人体健康造成不良影响。
过渡金属碳/氮化合物（MXene）具有独特的磁、声、光、电等物理化学性质，且可以通过表面官能团的修饰来调控其物理化学性质，MXene的电学性质可以通过离子插层和表面修饰等手段进行调控，MXene可与聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAM)导电高分子的组装，使其具有良好的树脂相容性和分散性，因此在很多领域都具有广阔的应用前景。
目前对于MXene材料的研究工作大都只关注其电化学性能的提升，在材料的合成上还存在很多问题未能有效解决，MXene层数的可控性差、均匀性差、分散性不好、材料热稳定性差，表面官能团对材料电学性质影响很大等。
现有技术中，公开了将MXene分散于去离子水中配置成悬浮液，向MXene的悬浮液中加入吡咯，再缓慢滴加氧化剂，得到MXene/PPy产物；MXene/PPy研成粉末后，与液体石蜡混合均匀，制成MXene/PPy复合吸波剂的方案。这个方案中，用去离子水作为MXene与PPy反应的溶剂，制成的MXene/PPy粉末使用液体石蜡作为溶剂。采用水作为溶剂的MXene悬浮液与PPy进行反应，反应效率低，且MXene纳米片会发生絮凝现象，反应过程中需要使用氯化铁作为氧化剂，制成的MXene/PPy粉末用液体石蜡作为分散溶剂，会增加VOC含量，造成环境污染。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中采用MXene悬浮液与PPy进行反应，反应效率低，且需要使用氯化铁作为氧化剂，MXene/PPy粉末用液体石蜡作为分散溶剂，会增加VOC含量，造成环境污染等问题，提供一种抗电磁波辐射涂料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：一种抗电磁波辐射涂料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、制备MXene纳米片分散液；
S2、按照MXene与吡咯的质量比例，取吡咯单体溶解于有机溶液中，然后再将该溶液逐滴加入到MXene分散液中；
S3、MXene纳米片自带酸性特质，能使吡咯分子质子化，质子化的吡咯分子攻击其他分子进而诱发链增长反应，形成聚吡咯长链，聚吡咯均匀地分布在MXene纳米片的边缘和缺陷处，在MXene纳米片上的氟官能团的掺杂效果下，聚吡咯能呈现出导电性质，形成MXene/PPy颗粒；
S4、将MXene/PPy颗粒制成粉末，然后与光固化树脂搅拌均匀，再加入颜填料和乳化剂，制成光固化宽频电磁屏蔽涂料。
作为上述的抗电磁波辐射涂料的改进，所述的吡咯与MXene的质量比为1:1～3:1。
作为上述的抗电磁波辐射涂料的改进，所述的步骤S1中，通过可循环使用的HCI／LiF体系刻蚀Ti3AlC2粉体得到了高质量寡层的Ti3C2Tx MXene纳米片的分散液。
作为上述的抗电磁波辐射涂料的改进，步骤S2和S3中，用一锅法进行MXene与吡咯的反应。
本发明的有益效果是：1）本发明的抗电磁波辐射涂料的制备工艺，MXene与PPy反应时，不用水作溶剂，能防止MXene纳米片发生絮凝现象，提高反应效率，且使反应更充分，既能避免MXene纳米片原材料的浪费，又能提高制成的MXene/PPy颗粒的纯度，提高制成的电磁屏蔽涂料的性能；2）本发明的抗电磁波辐射涂料，在MXene与PPy反应时，不需要添加氧化剂，使制成的MXene/PPy颗粒的纯度更高；3）本发明的抗电磁波辐射涂料，用光固化剂作为分散溶剂，与现有技术中采用液体石蜡作为分散溶剂的方案相比，不产生VOC气体，能避免造成环境污染。
具体实施方式
本发明的抗电磁波辐射涂料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、通过可循环使用的HCI／LiF体系刻蚀Ti3AlC2粉体得到了高质量寡层的Ti3C2Tx MXene纳米片的分散液；
S2、按照MXene与吡咯的质量比例，取吡咯单体溶解于有机溶液中，然后再将该溶液逐滴加入到MXene分散液中，用一锅法进行MXene与吡咯的反应；
S3、MXene纳米片自带酸性特质，能使吡咯分子质子化，质子化的吡咯分子攻击其他分子进而诱发链增长反应，形成聚吡咯长链，聚吡咯均匀地分布在MXene纳米片的边缘和缺陷处，在MXene纳米片上的氟官能团的掺杂效果下，聚吡咯能呈现出导电性质，形成MXene/PPy颗粒；
S4、将MXene/PPy颗粒制成粉末，然后与光固化树脂搅拌均匀，再加入颜填料和乳化剂，制成光固化宽频电磁屏蔽涂料。
本发明的抗电磁波辐射涂料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、通过可循环使用的HCI／LiF体系刻蚀Ti3AlC2粉体得到了高质量寡层的Ti3C2Tx MXene纳米片的分散液；
S2、按照MXene与吡咯的质量比例，取吡咯单体溶解于有机溶液中，然后再将该溶液逐滴加入到MXene分散液中，用一锅法进行MXene与吡咯的反应；
S3、MXene纳米片自带酸性特质，能使吡咯分子质子化，质子化的吡咯分子攻击其他分子进而诱发链增长反应，形成聚吡咯长链，聚吡咯均匀地分布在MXene纳米片的边缘和缺陷处，在MXene纳米片上的氟官能团的掺杂效果下，聚吡咯能呈现出导电性质，形成MXene/PPy颗粒；
S4、将MXene/PPy颗粒制成粉末，然后与光固化树脂搅拌均匀，再加入颜填料和乳化剂，制成光固化宽频电磁屏蔽涂料。
在上述方案中，吡咯与MXene的质量比为1:1～3:1；颜填料为改变涂料色彩的成分，可以根据需要选用相应的颜填料；乳化剂是促进MXene/PPy颗粒在光固化树脂中分散和均匀混合的添加剂，可以选用现有的乳化剂来实现该功能。
通过本发明的制备方法制成的抗电磁波辐射涂料固化成膜后，进行检测，得到的试验结果如下：屏蔽效能（dB，30MHz-1.5GHz） 60-80；铅笔硬度≥5 H；冲击强度（kg.cm）50；耐磨性（g/cm2） ≤0.01；附着力（级） 0-1；耐候性 ≥500h 漆膜无变化；光固化速率10秒内树脂转化率达到98%以上。通过上述试验数据可以看出，本发明的抗电磁波辐射涂料的电磁屏蔽性能、硬度、抗冲击强度、耐磨性、附着力、耐候性等性能比现有的电磁波辐射屏蔽涂料相比有明显提高。
以上所述，仅为本发明较佳的几个实施方式，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，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种抗电磁波辐射涂料的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、制备MXene纳米片分散液；
S2、按照MXene与吡咯的质量比例，取吡咯单体溶解于有机溶液中，然后再将该溶液逐滴加入到MXene分散液中；
S3、MXene纳米片自带酸性特质，能使吡咯分子质子化，质子化的吡咯分子攻击其他分子进而诱发链增长反应，形成聚吡咯长链，聚吡咯均匀地分布在MXene纳米片的边缘和缺陷处，在MXene纳米片上的氟官能团的掺杂效果下，聚吡咯能呈现出导电性质，形成MXene/PPy颗粒；
S4、将MXene/PPy颗粒制成粉末，然后与光固化树脂搅拌均匀，再加入颜填料和乳化剂，制成光固化宽频电磁屏蔽涂料。
2.根据权利要求1所述的抗电磁波辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述的吡咯与MXene的质量比为1:1～3:1。
3.根据权利要求1所述的抗电磁波辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述的步骤S1中，通过可循环使用的HCI／LiF体系刻蚀Ti3AlC2粉体得到了高质量寡层的Ti3C2Tx MXene纳米片的分散液。
4.根据权利要求1所述的抗电磁波辐射涂料的制备方法，其特征在于：步骤S2和S3中，用一锅法进行MXene与吡咯的反应。
5.一种利用权利要求1-4中任意一项所述的抗电磁波辐射涂料，其特征在于：抗电磁波辐射涂料为利用前述的制备方法制成的光固化宽频电磁屏蔽涂料。
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