CN113853106A - 一种高吸收电磁屏蔽泡沫及其制备方法 - Google Patents
一种高吸收电磁屏蔽泡沫及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113853106A CN113853106A CN202111246298.0A CN202111246298A CN113853106A CN 113853106 A CN113853106 A CN 113853106A CN 202111246298 A CN202111246298 A CN 202111246298A CN 113853106 A CN113853106 A CN 113853106A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gnp
- pefp
- electromagnetic shielding
- absorption electromagnetic
- shielding foam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 35
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 15
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 13
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920000103 Expandable microsphere Polymers 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 8
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims description 4
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 3
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 2
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 19
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 20
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 10
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
- H05K9/0083—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding comprising electro-conductive non-fibrous particles embedded in an electrically insulating supporting structure, e.g. powder, flakes, whiskers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本发明制备了具有导电及泡孔粒径双梯度结构的低密度、低反射电磁屏蔽复合泡沫。其中，由于GNP密度较大优先选择向底部沉淀，导致各层GNP/PEFP在垂直方向上GNP呈现梯度分布，导致材料底部比上表面导电率更高，表现出垂直导电梯度，上表面较低的导电率有利于电磁波在材料表面的阻抗匹配，使电磁波进入材料内部经过更多次衰减，降低电磁波在材料表面的反射率；再通过控制发泡温度调节泡孔粒径，将三层不同泡孔粒径的GNP/PEFP叠合，得到梯度泡孔粒径的复合泡沫，由于电磁波在不同粒径的导电泡孔内绝缘‑导电界面面积的不同，而产生对电磁波衰减的差异。
Description
(一)技术领域
本发明涉及电磁屏蔽复合材料领域，具体涉及到一种具有低密度、高吸收的电磁屏蔽泡沫材料及其制备方法。
(二)背景技术
近年来，移动无线通信的快速发展实现了随时随地通过设备接收和发送信息，极大地促进了信息的及时传输和处理。但随之产生的电磁干扰不仅影响精密仪器的运行，而且污染居住环境，影响人体健康。因此，开发高效的电磁屏蔽材料已成为近十年来的研究热点。
目前，电磁波的屏蔽方式主要有吸收损耗和反射损耗两种，由于反射部分电磁波仍然会对环境造成二次污染，因此需要开发吸收为主的电磁屏蔽材料，降低电磁波反射率。为实现材料对电磁波高吸收的目的，要求导电聚合物复合材料具有阻抗匹配特性和衰减特性。
众所周知，金属材料的高导电性为其提供了优异的电磁屏蔽效能。但是密度大且易腐蚀等缺点限制了它们在某些领域的应用。因此，迫切需要开发具有优良屏蔽性能，同时兼具低成本、重量轻以及制备工艺简单等特点的电磁屏蔽材料。导电聚合物复合材料具有多功能性、经济适应性和优异的加工性能，引起人们的极大兴趣，在电磁屏蔽、电子器件、储能等领域显示出巨大的应用前景。导电聚合物大致可分为本征型和填充型两类。然而，本征型聚合物导电率相对较低，限制了其在电磁屏蔽领域的应用。为了实现显著的电磁屏蔽性能，人们在绝缘聚合物中添加无机导电填料(如石墨、碳纤维、石墨烯、碳纳米管)构建导电通路。通常，随着填料含量的增加，材料的电磁屏蔽性能有所提升，但电磁波反射率也会随着导电率提升而增大，同时也会增加材料自身密度及成本，限制了其工业化应用。
因此，开发一种制备具有高电磁波吸收率，同时兼具低成本、低密度电磁屏蔽材料的新方法是现阶段5G通讯时代对新材料的迫切需求。
(三)发明内容
为了解决现有技术中电磁屏蔽材料无法兼顾电磁波反射率大、密度高、成本高等不足，本发明提供了一种低成本、吸收主导的双梯度结构电磁屏蔽泡沫及其制备方法。该方法主要通过简单的真空辅助抽滤法和密度诱导法实现了导电填料石墨纳米片(GNP)含量从上到下逐渐递增的梯度结构，采用可膨胀性微球PEFP设计梯度粒径导电泡孔结构增强材料对电磁波的吸收性能，同时构建导电泡孔粒径逐渐递减的内部孔洞结构，促进电磁波内部吸收并降低材料表面反射率。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种高吸收电磁屏蔽泡沫，所述高吸收电磁屏蔽泡沫采用如下方法制备：
(1)将1-2重量份石墨纳米片和2-4重量份可膨胀性微球(优选2重量份)加入100重量份的质量分数1-10wt％(优选2.5wt％)的水溶性聚合物的水溶液中，均匀分散，抽滤，所得滤饼干燥，得到干燥后的滤饼；
(2)按步骤(1)方法制取三份干燥后的滤饼，分别置于模具中，并分别在115-125℃、140-150℃、175-185℃下发泡7-15min，(导电泡孔粒径分别为65-70μm、100-105μm、140-145μm)，将所得的3份不同发泡孔径的PEFP/GNP样品依次叠加，得到所述高吸收电磁屏蔽泡沫。
作为优选，所述可膨胀性微球的外壳为单层或多层丙烯酸类聚合物，内部由沸点在90℃以下的发泡剂(烷烃类、烯烃类等)组成。进一步优选所述低沸点发泡剂为乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷、丁烯、异丁烯、正戊烷、异戊烷、石油醚中的一种或两种以上的混合物。
具体推荐所述可膨胀性微球购自阿克苏诺贝尔高效化学品有限公司，货号为Expancel 951DU 120。
作为优选，所述石墨纳米片为天然鳞片石墨，粒径为3-10微米，具有良好的导电性，价格便宜具有极大的工业应用价值。
作为优选，步骤(1)中所述水溶性聚合物的水溶液中，水溶性聚合物为聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸(PAA)或聚丙烯酰胺(PAM)等。
进一步，步骤(1)中所述的分散均匀可按以下操作完成：磁力搅拌0.5-1h，然后超声0.5-1h。
进一步，步骤(1)中所述的干燥为50-60℃的鼓风烘箱中干燥3-6h。
优选地，步骤(2)中所述发泡的温度分别为120℃、145℃、180℃。进一步优选发泡时间为7min。
优选地，步骤(2)中所述模具的厚度为1-5mm，优选2mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明制备了具有导电及泡孔粒径双梯度结构的低密度、低反射电磁屏蔽复合泡沫。其中，由于GNP密度较大优先选择向底部沉淀，导致各层GNP/PEFP在垂直方向上GNP呈现梯度分布，导致材料底部比上表面导电率更高，表现出垂直导电梯度，上表面较低的导电率有利于电磁波在材料表面的阻抗匹配，使电磁波进入材料内部经过更多次衰减，降低电磁波在材料表面的反射率；再通过控制发泡温度调节泡孔粒径，将三层不同泡孔粒径的GNP/PEFP叠合，得到梯度泡孔粒径的复合泡沫，由于电磁波在不同粒径的导电泡孔内绝缘-导电界面面积的不同，而产生对电磁波衰减的差异。
(四)附图说明
图1为本发明实施例4步骤(3)中所述的180℃发泡温度下制备的GNP/PEFP上(a-b)下(c-d)表面的扫描电镜图。
图2为本发明实施例4中所述的不同发泡成型温度(a:180℃、b:145℃、c:120℃)下的GNP/PEFP扫描电镜图。
(五)具体实施方案
下面通过具体实施例来进一步详细说明本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
以下实施例中的可膨胀性微球PEFP购自阿克苏诺贝尔高效化学品有限公司(Expancel 951DU 120)。
实施例1
一种高吸收电磁屏蔽泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分散GNP和PEFP：将0.5g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％的PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得三份GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，然后置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并分别在120℃、145℃、180℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径分别为68μm、102μm、143μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备梯度泡孔结构(GSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有不同导电泡孔粒径的PEFP/GNP样品按照粒径大小顺序直接叠加，制得梯度PEFP/GNP复合材料(GSC-PEFP/GNP)。
实施例2
一种高吸收电磁屏蔽泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分散GNP和PEFP：将1.0g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％的PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得三份GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，然后置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并分别在120℃、145℃、180℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径分别为68μm、102μm、143μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备梯度泡孔结构(GSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有不同导电泡孔粒径的PEFP/GNP样品按照粒径大小顺序直接叠加，制得梯度PEFP/GNP复合材料(GSC-PEFPE/GNP)。
实施例3
一种高吸收电磁屏蔽泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分散GNP和PEFP：将1.5g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％的PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得三份GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，然后置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并分别在120℃、145℃、180℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径分别为68μm、102μm、143μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备梯度泡孔结构(GSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有不同导电泡孔粒径的PEFP/GNP样品按照粒径大小顺序直接叠加，制得梯度PEFP/GNP复合材料(GSC-PEFPE/GNP)。
实施例4
一种高吸收电磁屏蔽泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分散GNP和PEFP：将2.0g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％的PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得三份GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，然后置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并分别在120℃、145℃、180℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径分别为68μm、102μm、143μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备梯度泡孔结构(GSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有不同导电泡孔粒径的PEFP/GNP样品按照粒径大小顺序直接叠加，制得梯度PEFP/GNP复合材料(GSC-PEFPE/GNP)。
对比例1
一种高吸收电磁屏蔽泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分散GNP和PEFP：将0.5g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％得PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并在180℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径为143μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备非梯度泡孔结构(NGSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有相同粒径(143μm)的PEFP/GNP样品直接叠加，制得非梯度PEFP/GNP复合材料(NGSC-PEFP/GNP)。
对比例2
一种高吸收电磁屏蔽泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分散GNP和PEFP：将1.0g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％得PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并在180℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径为143μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备非梯度泡孔结构(NGSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有相同粒径(143μm)的PEFP/GNP样品直接叠加，制得非梯度PEFP/GNP复合材料(NGSC-PEFP/GNP)。
对比例3
一种高吸收电磁屏蔽泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分散GNP和PEFP：将1.5g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％得PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并在180℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径为143μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备非梯度泡孔结构(NGSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有相同粒径(143μm)的PEFP/GNP样品直接叠加，制得非梯度PEFP/GNP复合材料(NGSC-PEFP/GNP)。
对比例4
一种高吸收电磁屏蔽泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分散GNP和PEFP：将2.0g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％得PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并在180℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径为143μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备非梯度泡孔结构(NGSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有相同粒径(143μm)的PEFP/GNP样品直接叠加，制得非梯度PEFP/GNP复合材料(NGSC-PEFP/GNP)。
对比例5
(1)分散GNP和PEFP：将2.0g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％得PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并在120℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径为68μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备非梯度泡孔结构(NGSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有相同粒径(68μm)的PEFP/GNP样品直接叠加，制得非梯度PEFP/GNP复合材料(NGSC-PEFP/GNP)。
对比例6
一种高吸收电磁屏蔽泡沫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)分散GNP和PEFP：将2.0g GNP和2.0g PEFP加入到100g 2.5wt％得PVA水溶液中，得到PEFP/GNP的悬浮液。对悬浮液磁力搅拌0.5h，然后超声0.5h，再重复上述步骤两次，以制得GNP/PEFP的均匀分散液。
(2)制备GNP/PEFP：将步骤(1)所得GNP/PEFP均匀分散液通过真空辅助分别抽滤到不同的滤纸上，置于50℃鼓风烘箱干燥3h。
(3)发泡成型：将步骤(2)干燥后的样品分别置于三个2mm厚的封闭模具中，并分别在100℃、125℃、160℃下发泡7min，剥下滤纸后得到导电泡孔粒径分别为40μm、72μm、118μm的PEFP/GNP复合材料。
(4)制备梯度泡孔结构(GSC)的PEFP/GNP复合材料：将步骤(3)中发泡后的具有不同导电泡孔粒径的PEFP/GNP样品按照粒径大小顺序直接叠加，制得梯度PEFP/GNP复合材料(GSC-PEFP/GNP)。
表1各实施例性能测试结果
由上表1可知，本发明所制备的泡沫具有极低的密度，并且平均电磁屏蔽效能超过民用标准(20dB)【J.Mater.Chem.A,2021,9,8896】，垂直方向上的梯度导电泡孔粒径有效地降低了5％以上的电磁波反射率，因此本发明提供了一种轻量化、吸收型的电磁屏蔽泡沫的制备方法，并且具有一定的商业价值。
Claims (10)
1.一种高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于所述高吸收电磁屏蔽泡沫采用如下方法制备：
(1)将1-2重量份石墨纳米片和2-4重量份可膨胀性微球加入100重量份的质量分数1-10wt％的水溶性聚合物的水溶液中，均匀分散，抽滤，所得滤饼干燥，得到干燥后的滤饼；
(2)按步骤(1)方法制取三份干燥后的滤饼，分别置于模具中，并分别在115-125℃、140-150℃、175-185℃下发泡7-15min，将所得的3份不同发泡孔径的PEFP/GNP样品依次叠加，得到所述高吸收电磁屏蔽泡沫。
2.如权利要求1所述的高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于：步骤(1)中所述可膨胀性微球的外壳为单层或多层丙烯酸类聚合物，内部由沸点在90℃以下的发泡剂组成。
3.如权利要求1所述的高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于：所述低沸点发泡剂为乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷、丁烯、异丁烯、正戊烷、异戊烷、石油醚中的一种或两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于：步骤(1)中所述石墨纳米片为天然鳞片石墨，粒径为3-10微米。
5.如权利要求1所述的高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于：步骤(1)中所述水溶性聚合物的水溶液中，水溶性聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸或聚丙烯酰胺。
6.如权利要求1所述的高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于：步骤(1)中所述的分散均匀按以下操作完成：磁力搅拌0.5-1h，然后超声0.5-1h。
7.如权利要求1所述的高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于：步骤(1)中所述的干燥为50-60℃的鼓风烘箱中干燥3-6h。
8.如权利要求1所述的高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于：步骤(2)中所述发泡的温度分别为120℃、145℃、180℃，发泡的时间为7min。
9.如权利要求1所述的高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于：步骤(2)中所述模具的厚度为1-5mm。
10.如权利要求1所述的高吸收电磁屏蔽泡沫，其特征在于：步骤(2)中所述模具的厚度为2mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111246298.0A CN113853106B (zh) | 2021-10-26 | 2021-10-26 | 一种电磁屏蔽泡沫的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111246298.0A CN113853106B (zh) | 2021-10-26 | 2021-10-26 | 一种电磁屏蔽泡沫的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113853106A true CN113853106A (zh) | 2021-12-28 |
| CN113853106B CN113853106B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=78983016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111246298.0A Active CN113853106B (zh) | 2021-10-26 | 2021-10-26 | 一种电磁屏蔽泡沫的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113853106B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115500067B (zh) * | 2022-09-02 | 2023-08-29 | 苏州申赛新材料有限公司 | 一种低反射磁-电双功能梯度结构电磁屏蔽复合材料 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108770327A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-06 | 四川大学 | 一种梯度层状发泡吸波材料及其制备方法 |
| CN109054242A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-21 | 皖西学院 | 多孔石墨烯电磁吸波复合材料、其制备方法及应用 |
| CN109880344A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-14 | 中北大学 | 一种低反射高屏蔽水性聚氨酯电磁屏蔽复合泡沫的制备方法 |
| CN111070833A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-28 | 深圳先进技术研究院 | 高导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
| CN111218060A (zh) * | 2019-06-13 | 2020-06-02 | 浙江工业大学 | 一种高强电磁屏蔽gmt复合板材及其制备方法 |
| CN111607121A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-09-01 | 聊城大学 | 一种基于可膨胀聚合物微球制备电磁屏蔽材料的方法 |
| CN111660641A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-15 | 四川大学 | 一种具有多层泡孔结构的聚合物电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
| CN113453526A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-28 | 深圳先进电子材料国际创新研究院 | 一种低压缩应力电磁屏蔽材料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-10-26 CN CN202111246298.0A patent/CN113853106B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108770327A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-06 | 四川大学 | 一种梯度层状发泡吸波材料及其制备方法 |
| CN109054242A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-21 | 皖西学院 | 多孔石墨烯电磁吸波复合材料、其制备方法及应用 |
| CN109880344A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-14 | 中北大学 | 一种低反射高屏蔽水性聚氨酯电磁屏蔽复合泡沫的制备方法 |
| CN111218060A (zh) * | 2019-06-13 | 2020-06-02 | 浙江工业大学 | 一种高强电磁屏蔽gmt复合板材及其制备方法 |
| CN111070833A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-28 | 深圳先进技术研究院 | 高导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
| CN111607121A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-09-01 | 聊城大学 | 一种基于可膨胀聚合物微球制备电磁屏蔽材料的方法 |
| CN111660641A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-15 | 四川大学 | 一种具有多层泡孔结构的聚合物电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
| CN113453526A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-28 | 深圳先进电子材料国际创新研究院 | 一种低压缩应力电磁屏蔽材料及其制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115500067B (zh) * | 2022-09-02 | 2023-08-29 | 苏州申赛新材料有限公司 | 一种低反射磁-电双功能梯度结构电磁屏蔽复合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113853106B (zh) | 2024-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Di et al. | Wheat flour-derived nanoporous carbon@ ZnFe2O4 hierarchical composite as an outstanding microwave absorber | |
| Wu et al. | Alkali and ion exchange co-modulation strategies to design magnetic–dielectric synergistic nano-absorbers for tailoring microwave absorption | |
| Lu et al. | Gelatin-derived N-doped hybrid carbon nanospheres with an adjustable porous structure for enhanced electromagnetic wave absorption | |
| Zhao et al. | Excellent electromagnetic absorption capability of Ni/carbon based conductive and magnetic foams synthesized via a green one pot route | |
| CN102533216B (zh) | 一种空心半球结构四氧化三铁/还原氧化石墨烯复合吸波材料及制备方法 | |
| Sun et al. | Effective improvement on microwave absorbing performance of epoxy resin-based composites with 3D MXene foam prepared by one-step impregnation method | |
| CN113645820B (zh) | 一种MXene-CNT/碳气凝胶复合材料的制备方法 | |
| CN110040724B (zh) | 一种褶皱石墨烯的制备方法及其电磁屏蔽材料 | |
| CN112292015B (zh) | 一种MXene/PPy复合吸波剂及其制备方法 | |
| Liu et al. | Wrinkled 3D MoS2/RGO/NC composite microspheres: Optimal composition and microwave absorbing properties | |
| CN104448305A (zh) | 一种纳米复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN113800555B (zh) | 新型一硫化钛纳米材料及其复合材料的制备与吸波用途 | |
| Mao et al. | Constructing BaTiO3/TiO2@ polypyrrole composites with hollow multishelled structure for enhanced electromagnetic wave absorbing properties | |
| CN113853106A (zh) | 一种高吸收电磁屏蔽泡沫及其制备方法 | |
| CN111592684A (zh) | 隔离型热塑性弹性体复合微孔电磁屏蔽材料的制备方法 | |
| CN111154455A (zh) | 一种硼掺杂介孔花状四氧化三铁/碳复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN108610590B (zh) | 一种微波吸收材料及其制备方法 | |
| CN112350076A (zh) | 石墨烯复合纳米金属膜及其制备方法和应用 | |
| Zhang et al. | Realizing optimized interfacial polarization and impedance matching with CNT-confined Co nanoparticles in hollow carbon microspheres for enhanced microwave absorption | |
| CN113438883B (zh) | 一种二元异质结构吸波材料氧化钼-磷化钼的制备方法和应用 | |
| Hou et al. | Achieving high-efficiency and broad bandwidth with low filler loading for hierarchical Fe3O4/Co-MOF absorbers | |
| Li et al. | Constructing honeycomb-like hierarchical foam via electromagnetic cooperation strategy for broadband microwave absorption | |
| CN110227396B (zh) | 具有近零介电常数的石墨烯/聚烯烃弹性体微球制备方法 | |
| CN116218027A (zh) | 一种气凝胶吸波材料、电磁波吸收体及其制备方法和应用 | |
| Hao et al. | Electromagnetic absorption enhancing mechanisms by modified biochar derived from Enteromorpha prolifera: a combined experimental and simulation study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |