CN115559111A - 一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115559111A CN115559111A CN202210085423.2A CN202210085423A CN115559111A CN 115559111 A CN115559111 A CN 115559111A CN 202210085423 A CN202210085423 A CN 202210085423A CN 115559111 A CN115559111 A CN 115559111A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite material
- copper
- graphene oxide
- nano
- polyester
- 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
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 118
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 118
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 84
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims abstract description 84
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 24
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 20
- 229920004933 Terylene® Polymers 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 11
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 10
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 8
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 7
- DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N hexadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims description 5
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 5
- 229920005552 sodium lignosulfonate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002211 L-ascorbic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000000069 L-ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 3
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L sodium dithionite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])=O JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 4
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 3
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920004934 Dacron® Polymers 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N D-erythro-ascorbic acid Natural products OCC1OC(=O)C(O)=C1O ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 229930003268 Vitamin C Natural products 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 239000011718 vitamin C Substances 0.000 description 1
- 235000019154 vitamin C Nutrition 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/83—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with metals; with metal-generating compounds, e.g. metal carbonyls; Reduction of metal compounds on textiles
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/73—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof
- D06M11/74—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof with carbon or graphite; with carbides; with graphitic acids or their salts
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/263—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof
-
- 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
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/32—Polyesters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本申请提供一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法，属于反射辐射、对电场、磁场进行屏蔽的材料技术领域。以涤纶织物为基材、负载纳米铜乳液和氧化石墨烯、经还原氧化石墨烯得到的涤纶基纳米铜还原氧化石墨烯复合材料，本申请所提供复合材料具有电磁屏蔽性能良好、亲水性能高、质轻、柔软、手感良好等优点。
Description
技术领域
本申请涉及一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法，属于反射辐射、对电场、磁场进行屏蔽的材料技术领域。
背景技术
近年来，随着移动、便携式电子产品的广泛应用，给人民生活带来便利的同时也造成电磁污染，制备性能优异的柔性吸波材料对民用生活和军事领域均有重要意义。中华人民共和国生态环境部在《2017年全国辐射环境质量报告》中提出，根据世界卫生组织(WHO)标准可将电磁辐射大致分为静频(0Hz)、极低频(0～300Hz)、中频(300Hz～10MHz)和射频(10MHz～300GHz)四种类型。
传统电磁吸波材料，如磁性金属、铁氧体等存在材料密度大、环境稳定性差、吸收宽带窄等缺点。石墨烯是由SP2杂化碳原子连接构成的二维原子晶体，具有质轻、耐腐蚀、导电性优良等特点，其可通过界面极化和多重散射吸收电磁波，从而具有良好的电磁屏蔽性能。科研工作者发现，在石墨烯中引入羧基、羟基、羰基等极性基团，再以保险粉、维C等还原剂进行还原，制备的还原氧化石墨烯对电磁波吸收性能得到提高。通过原位还原法还可将石墨烯负载于纺织品上，赋予纺织品优异的导电、电加热及防紫外线等性能。此外，石墨烯也可与其他具有导电性或磁性的粒子，如铜、氧化铁等复合，构筑多元复合材料，增强材料的吸波性能。以纺织品为基材，将吸波剂或吸波材料与纺织品复合，形成二维结构、三维结构或多层反射结构是提高柔性复合材料电磁屏蔽性能的有效方法之一。
发明内容
有鉴于此，本申请首先提供一种电磁屏蔽复合材料，不仅电磁屏蔽性能良好、亲水性能高，而且质轻、柔软，手感良好。
具体地，本申请是通过以下方案实现的：
一种电磁屏蔽复合材料，是以涤纶织物为基材，负载纳米铜乳液和氧化石墨烯，氧化石墨烯经还原得到的涤纶基纳米铜还原氧化石墨烯复合材料。
本案所提供的复合材料，具有良好的电磁屏蔽性能，其最大反射损耗值为-38.06dB。与普通涤纶织物相比，复合材料亲水性能提高，手感良好。
进一步的，作为优选：
所述涤纶基纳米铜还原氧化石墨烯复合材料的最大反射损耗值为-38.06～-11.22dB。
所述涤纶基纳米铜还原氧化石墨烯复合材料的亲水性小于5s。
同时，本申请还提供了上述复合材料的制备方法：以涤纶织物为基材，纳米铜乳液对涤纶织物进行浸轧整理，得到涤纶基纳米铜复合材料；再加入氧化石墨烯，完成负载得到纳米铜/氧化石墨烯负载涤纶织物；最后经化学法还原处理，制备得到涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料。
涤纶织物价格低廉、机械性能优良，在传统的服装材料领域应用广泛。本申请以涤纶织物为基材，纳米铜乳液对涤纶织物进行浸轧整理，得到纳米铜复合材料，再加入氧化石墨烯，使纳米铜和氧化石墨烯负载在织物上，再进行化学还原，制备得到涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料。结果表明：纳米铜乳液和还原氧化石墨烯可以成功负载到涤纶织物上，织物表面及纤维边缘可见片状物质；终产物涤纶基纳米铜还原氧化石墨烯复合材料的电磁屏蔽性能和亲水性等方面具有优良效果。
优选的：
所述纳米铜乳液的制备方法为：将纳米铜微粒加入蒸馏水中，控制质量浓度，磁力搅拌后依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、正十六烷和木质素磺酸钠(木质素磺酸钠也可以采用十二烷基苯磺酸钠替代)，搅拌均匀后在冰水浴中超声分散(优选超声分散300s，采用400W，超声3s，间歇3s)，再转至四口玻璃烧瓶，升温至70～80℃，加入过硫酸钾后继续反应2～3h，得到纳米铜乳液。更优选的，纳米铜微粒的粒径为25.4～1408.6nm，加入蒸馏水后的质量浓度为0.1～0.6g/L。
所述浸轧整理的参数为：以纳米铜乳液为浸轧液，采用二浸二轧(优选控制带液率100％)，将其整理到涤纶织物中，烘干，焙烘，得到涤纶基纳米铜复合材料。更优选的，烘干温度为70～90℃，烘干时间1～5min；焙烘温度为100～120℃，焙烘时间为1～4min；所述纳米铜乳液质量分数为5～25％。并以纳米铜乳液平均粒径为93.7nm、质量分数为20％时，制备的复合材料电磁屏蔽效果最佳。
所述氧化石墨烯为氧化石墨烯分散液，制备方法为：称取氧化石墨烯溶解于蒸馏水中配制成设定质量分数的溶液，磁力搅拌后在冰水浴中超声分散(优选超声分散120s，400W，超声3s，间歇3s)，形成氧化石墨烯分散液。更优选的，氧化石墨烯质量分数为2～10％，并以氧化石墨烯质量分数为8％时，制备的复合材料电磁屏蔽效果最佳。
所述负载参数为：将涤纶基纳米铜复合材料浸渍于氧化石墨烯中，二浸二轧，烘干，制备纳米铜/氧化石墨烯负载涤纶织物。更优选的，所述烘干参数：烘干温度为70～90℃，烘干时间3～10min。
所述化学法还原氧化处理参数如下：将纳米铜/氧化石墨烯负载涤纶织物浸入到L-抗坏血酸或连二亚硫酸钠溶液，浓度为0.1～1.0mmol/L中，调节溶液pH值为8～10，在70～85℃水浴中继续反应50～90min，最后取出用蒸馏水洗净，烘干，得到涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料。优选的，调节溶液pH采用碳酸钠溶液，碳酸钠溶液浓度为1～8％；烘干参数为70～110℃。
附图说明
图1为实施例1的制备过程示意图；
图2为涤纶织物及复合材料的表面形态SEM图(×2 000倍)；
图3为涤纶织物及复合材料的红外光谱图；
图4为涤纶织物及复合材料的XRD图(2θ为5～60°)；
图5为涤纶织物及复合材料的XRD图(2θ为11～16°)；
图6为涤纶织物及复合材料的XRD图(2θ为20～28°)；
图7为纳米铜乳液TEM照片；
图中标号：A为涤纶织物，B为涤纶基纳米铜复合材料，C为涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料。
具体实施方式
实施例1：涤纶基纳米铜复合材料的制备
涤纶基纳米铜复合材料的制备步骤如下：
(1)纳米铜乳液的制备：将一定量纳米铜微粒加入蒸馏水中，质量浓度分别为0.1、0.2、0.4和0.6g/L。磁力搅拌5min后依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、正十六烷和木质素磺酸钠，搅拌均匀后在冰水浴中超声分散300s(400W，超声3s，间歇3s)，再转至四口玻璃烧瓶，升温至70～80℃，加入过硫酸钾后继续反应2～3h，得到纳米铜乳液。
(2)涤纶织物的整理工艺：配制不同浓度的纳米铜乳液，质量分数分别为5、10、15、20、25％。采用浸轧方式(二浸二轧，带液率100％)将其整理到涤纶织物中，80℃烘干3min，110℃焙烘2min，得到涤纶基纳米铜复合材料。
实施例2：纳米铜/氧化石墨烯负载涤纶织物的制备
纳米铜/氧化石墨烯负载涤纶织物的制备方法具体如下：
称取一定量的氧化石墨烯溶解于蒸馏水中，分别配制成质量分数为2、4、6、8、10％的溶液。磁力搅拌5min后在冰水浴中超声分散120s(400W，超声3s，间歇3s)形成氧化石墨烯分散液。将涤纶基纳米铜复合材料(可以采用实施例1所制备的复合材料)浸渍于氧化石墨烯分散液中，二浸二轧，80℃烘干5min，制备纳米铜/氧化石墨烯负载涤纶织物。
实施例3：涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料的制备
将纳米铜/氧化石墨烯负载涤纶织物(可以采用实施例2所制备的材料)浸入到0.4mmol/L的L-抗坏血酸溶液中，用5％的碳酸钠溶液调节溶液pH值为9，在80℃水浴中继续反应70min，最后取出用蒸馏水洗净，100℃烘干，得到涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料。
上述实施例1-3的制备过程可以如图1所示。
对上述实施例1-3所制备材料的表面形貌、化学结构、物相结构、亲水性及织物手感等性能进行测试，具体如下：
(1)表面形貌分析
使用扫描电子显微镜观察涤纶织物、涤纶基纳米铜及涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料的表面形貌。待测试样喷金处理，加速电压3～15kV，放大倍数2 000倍，结果如图2所示。
由图2可见，涤纶织物表面较为光滑、平整，纤维边缘较清晰；涤纶基纳米铜复合材料表面较粗糙，可见颗粒状物质，纤维之间存在粘结状物质；涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料相比涤纶基纳米铜复合材料，纤维表面较光滑，可见颗粒状物质，纤维边缘处可见片状物质。
(2)化学结构分析
使用傅里叶红外光谱仪，分别对涤纶织物、涤纶基纳米铜复合材料和涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料进行红外光谱分析，测试参数：波数范围为4 000～400cm-1，分辨率为2.0cm-1，结果如图3所示。
由图3可知，与涤纶织物相比，上述实施例所制备涤纶基纳米铜复合材料在1710cm-1处羧基中C＝O的伸缩振动峰以及1 245和1 100cm-1处C-O的对称、不对称伸缩振动峰的吸收强度明显减弱，970cm-1附近的-OH振动峰消失，说明纳米铜乳液整理后涤纶纤维活性基团减少，这是因为乳液在纤维表面成膜；但是，在上述实施例所制备涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料的红外光谱中，1 710cm-1处羧基中C＝O的伸缩振动峰以及1 245cm-1和1 100cm-1处C-O的对称、不对称伸缩振动峰的吸收强度又再次增强，同时在970cm-1附近的-OH振动峰也再次出现，表明负载还原氧化石墨烯后再次引入活性基团，还原氧化石墨烯会存在少量羧基、羟基等极性基团。
(3)物相结构表征
采用透射电子显微镜观测纳米铜乳液的微观结构，分辨率0.2nm，放大倍数10 000～60 000倍。采用X射线衍射仪测试涤纶织物、涤纶基纳米铜复合材料及涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料的晶体结构，X射线衍射(XRD)谱图如图4所示。
由图4、5、6可知，上述实施例所制备涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料在2θ＝11.5°附近出现一系列弱衍射峰，在2θ＝21.8°周边出现了一个新的强度较低的衍射峰。2θ＝11.5°为氧化石墨烯的特征衍射峰，图5中2θ＝21.8°及26.1°新增的衍射峰为石墨烯特征衍射峰。
(4)织物亲水性及手感测试
①亲水性：按照AATCC 79—2000《Absorbency of Bleached Textiles》测定。
②织物手感：通常可用织物的悬垂系数来表示织物手感，织物悬垂系数越小，说明织物的手感越好。
涤纶分子排列紧密结晶度高，分子结构中缺乏亲水性基团，因此涤纶织物亲水性差，易产生静电；上述性能的测试结果见表1。
表1：涤纶及复合材料的亲水性及悬垂系数
| 试样 | 亲水性/s | 断裂强力/N | 悬垂系数/％ |
| 涤纶 | 60+ | 463 | 56.38 |
| 涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料 | 4.55 | 451 | 41.66 |
由表1可知：
涤纶织物亲水性大于60s，上述实施例所制备涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料亲水性小于5s，说明所制备复合材料具有良好吸湿性能。
同时，涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料悬垂系数变小，手感良好。
实施例4：纳米铜乳液粒径对复合材料电磁屏蔽性能的影响
涤纶织物的整理采用纳米铜乳液浸轧方式完成，控制纳米铜乳液质量分数20％，其余参数参见实施例1的工艺，分析纳米铜乳液粒径大小对涤纶基纳米铜复合材料电磁屏蔽性能的影响，结果见表2；不同粒径的纳米铜乳液TEM照片如图7所示。
表2：纳米铜乳液粒径对涤纶基纳米铜复合材料电磁屏蔽性能的影响
| 粒径/nm | 25.4 | 93.7 | 237.8 | 514.6 | 1408.6 |
| 最大反射损耗值/dB | -6.81 | -11.22 | -10.56 | -5.89 | -3.65 |
由表2可知，随着纳米铜乳液粒径的不断增大，复合材料的最大反射损耗值不断减少，当乳液粒径超过93.7nm后，复合材料的最大反射损耗值随乳液粒径的增大反而增加，表明纳米铜乳液整理可以提高织物的电磁屏蔽性能。同时，结合图7纳米铜乳液TEM照片不难发现，乳液粒径为93.7nm时，乳液颗粒较均匀，涤纶基纳米铜复合材料电磁屏蔽性能最佳。纳米铜乳液粒径分布越均匀，复合材料的电磁屏蔽性能越好。
在其他纳米铜乳液质量分数下进行实验，亦得到类似趋势。
实施例5：纳米铜乳液质量分数对复合材料电磁屏蔽性能影响
涤纶织物的整理采用纳米铜乳液浸轧方式完成，控制纳米铜乳液粒径为93.7nm，其余参数参见实施例1的工艺，对纳米铜乳液不同质量分数下复合材料的电磁屏蔽性能进行分析，结果如表3所示。
表3：纳米铜乳液质量分数对复合材料电磁屏蔽性能的影响
| 试样编号 | 纳米铜乳液质量分数/％ | 最大反射损耗值/dB |
| 1 | 0 | -0.04 |
| 2 | 5 | -4.47 |
| 3 | 10 | -6.78 |
| 4 | 15 | -8.56 |
| 5 | 20 | -11.22 |
| 6 | 25 | -11.65 |
由表3可知，随着纳米铜乳液质量分数的增加，复合材料的最大反射损耗值不断减少，纳米铜乳液用量超过20％，最大反射损耗值减少趋势变缓。与涤纶织物相比，涤纶基纳米铜复合材料的电磁屏蔽性能提高。
在其他纳米铜乳液粒径下进行实验，亦得到类似趋势。
实施例6：氧化石墨烯质量分数对复合材料电磁屏蔽性能影响
涤纶织物先经质量分数20％的纳米铜乳液浸轧整理，再以实施例2和实施例3所提供的工艺，制备涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料，对氧化石墨烯质量分数对复合材料电磁屏蔽性能的影响进行实验，结果如表4所示。
表4：氧化石墨烯质量分数对复合材料电磁屏蔽性能的影响
| 试样编号 | 氧化石墨烯质量分数/％ | 最大反射损耗值/dB |
| 1 | 0 | -11.22 |
| 2 | 2 | -17.67 |
| 3 | 4 | -22.34 |
| 4 | 6 | -30.87 |
| 5 | 8 | -38.06 |
| 6 | 10 | -39.39 |
由表4可知，复合材料的最大反射损耗值随着氧化石墨烯质量分数提高而不断降低，氧化石墨烯质量分数超过8％后，复合材料的最大反射损耗值降低趋势变缓。涤纶织物负载氧化石墨烯再经还原后，其电磁屏蔽性能再次提升。
综合以上实施例4-6的分析，纳米铜乳液质量分数20％，以实施例1工艺浸轧于涤纶织物，氧化石墨烯质量分数8％，以实施例2和实施例3的工艺制备涤纶基纳米铜/氧化石墨烯复合材料，测试涤纶织物及复合材料在300KHz～3GHz范围内的电磁屏蔽性能，结果如表5所示。
表5：不同频率下涤纶织物及复合材料的反射损耗值
由表5可知：
在300KHz～3GHz内涤纶织物的最大反射损耗值为-0.04dB，说明涤纶织物本身不具有电磁屏蔽性能，负载纳米铜和还原氧化石墨烯的复合材料最大反射损耗值为-38.06dB，表明其电磁屏蔽性能显著提高，制备的复合材料对中低频电磁波具有良好的电磁屏蔽性能。纳米铜乳液中含有铜微粒，且可在织物表面成膜，具有良好的导电性能；采用还原氧化法制备的石墨烯中残留的结构缺陷和活性基团可以改善材料的阻抗匹配特性，同时又含有缺陷极化弛豫和基团的电子偶极弛豫，提高材料对电磁波的吸收，纳米铜与还原氧化石墨烯共同作用促使复合材料具有良好的电磁屏蔽性能。
涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料的电磁屏蔽性能显著提高。纳米铜乳液粒径为93.7nm，纳米铜乳液质量分数为20％，氧化石墨烯质量分数为8％时制备的复合材料最大反射损耗值为-38.06dB。涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料亲水性及手感良好。
Claims (10)
1.一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述复合材料是以涤纶织物为基材、负载纳米铜和氧化石墨烯、还原氧化石墨烯得到的涤纶基纳米铜还原氧化石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述涤纶基纳米铜还原氧化石墨烯复合材料的最大反射损耗值为-38.06～-11.22dB。
3.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述涤纶基纳米铜还原氧化石墨烯复合材料的亲水性小于5s。
4.一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：以涤纶织物为基材，采用纳米铜乳液对涤纶织物进行浸轧整理，得到涤纶基纳米铜复合材料；再加入氧化石墨烯，将涤纶基纳米铜复合材料浸渍于氧化石墨烯中，二浸二轧，负载得到纳米铜/氧化石墨烯负载涤纶织物；最后经化学还原处理，得到权利要求1所述的涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述纳米铜乳液的制备方法为：将纳米铜微粒加入蒸馏水中，磁力搅拌后依次加入丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、正十六烷和木质素磺酸钠，搅拌均匀后在冰水浴中超声分散，再升温至70～80℃，加入过硫酸钾后继续反应2～3 h，得到纳米铜乳液。
6.根据权利要求5所述的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：纳米铜微粒的粒径为25.4～1408.6nm，加入蒸馏水后的质量浓度为0.1～0.6 g/L。
7.根据权利要求4所述的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述浸轧整理的参数为：以纳米铜乳液为浸轧液，采用二浸二轧，将其整理到涤纶织物中，烘干，焙烘，得到涤纶基纳米铜复合材料。
8.根据权利要求4所述的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：所述纳米铜乳液质量分数为5～25%。
9.根据权利要求4所述的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：氧化石墨烯质量分数为2～10%。
10.根据权利要求4所述的一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述化学法还原氧化处理参数如下：将纳米铜/氧化石墨烯负载涤纶织物浸入到L-抗坏血酸或连二亚硫酸钠溶液，浓度为0.1～1.0 mmol/L中，调节溶液pH值为8～10，在70～85℃水浴中继续反应50～90 min，最后取出洗净，烘干，得到涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210085423.2A CN115559111B (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210085423.2A CN115559111B (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115559111A true CN115559111A (zh) | 2023-01-03 |
| CN115559111B CN115559111B (zh) | 2024-06-14 |
Family
ID=84736814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210085423.2A Active CN115559111B (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115559111B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102220690A (zh) * | 2010-04-27 | 2011-10-19 | 王建波 | 一种防电磁辐射面料的制作方法 |
| CN104047173A (zh) * | 2014-07-05 | 2014-09-17 | 临沂高新区无敌盾新材料科技有限公司 | 一种永久性防电磁辐射织物 |
| WO2017063241A1 (zh) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 江南大学 | 一种氧化石墨烯电化学还原制备导电织物的方法 |
| CN107747210A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-02 | 山东省圣泉生物质石墨烯研究院 | 一种石墨烯改性材料及其制备方法和应用 |
| CN109267325A (zh) * | 2018-07-19 | 2019-01-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种表面均匀分散的石墨烯/纳米材料涂覆纤维及其制备方法 |
| CN110438800A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-12 | 太仓市洪宇新材料科技有限公司 | 一种具有抗静电和抗菌功能的涤纶织物及其制备方法 |
| CN111364236A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-03 | 湖州纳尼亚实业有限公司 | 一种柔性电磁屏蔽织物及其制备方法 |
-
2022
- 2022-01-25 CN CN202210085423.2A patent/CN115559111B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102220690A (zh) * | 2010-04-27 | 2011-10-19 | 王建波 | 一种防电磁辐射面料的制作方法 |
| CN104047173A (zh) * | 2014-07-05 | 2014-09-17 | 临沂高新区无敌盾新材料科技有限公司 | 一种永久性防电磁辐射织物 |
| WO2017063241A1 (zh) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 江南大学 | 一种氧化石墨烯电化学还原制备导电织物的方法 |
| CN107747210A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-02 | 山东省圣泉生物质石墨烯研究院 | 一种石墨烯改性材料及其制备方法和应用 |
| CN109267325A (zh) * | 2018-07-19 | 2019-01-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种表面均匀分散的石墨烯/纳米材料涂覆纤维及其制备方法 |
| CN110438800A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-12 | 太仓市洪宇新材料科技有限公司 | 一种具有抗静电和抗菌功能的涤纶织物及其制备方法 |
| CN111364236A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-03 | 湖州纳尼亚实业有限公司 | 一种柔性电磁屏蔽织物及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 黄芙蓉等: "银/氧化碳纳米管/还原氧化石墨烯复合材料的辐射制备及其电磁屏蔽效能", 辐射研究与辐射工艺学报, vol. 36, no. 4, pages 24 - 32 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115559111B (zh) | 2024-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | Well-matched impedance of polypyrrole-loaded cotton non-woven fabric/polydimethylsiloxane composite for extraordinary microwave absorption | |
| Liu et al. | Facile synthesis and microwave absorption properties of yolk-shell ZnO-Ni-C/RGO composite materials | |
| Xie et al. | Efficient electromagnetic wave absorption performances dominated by exchanged resonance of lightweight PC/Fe3O4@ PDA hybrid nanocomposite | |
| CN107043134B (zh) | 基于蓝牙通信频段应用片状羰基铁粉吸波材料的制备方法 | |
| Wang et al. | Preparation of PET/Ag hybrid fibers via a biomimetic surface functionalization method | |
| CN108003364B (zh) | 一种柔性石墨烯基复合膜及其制备方法和作为电磁屏蔽材料的应用 | |
| Wang et al. | Preparation of a multifunctional material with superhydrophobicity, superparamagnetism, mechanical stability and acids–bases resistance by electrospinning | |
| Park et al. | Yolk–shell Fe–Fe3O4@ C nanoparticles with excellent reflection loss and wide bandwidth as electromagnetic wave absorbers in the high-frequency band | |
| CN107840324B (zh) | 一种轻质、柔性石墨烯基多元复合吸波膜及其制备方法 | |
| Wang et al. | Preparation of multi-functional fabric via silver/reduced graphene oxide coating with poly (diallyldimethylammonium chloride) modification | |
| CN109592964A (zh) | 电磁屏蔽用弹性可控石墨烯气凝胶及其制备方法 | |
| CN114195197B (zh) | 一种磁性多孔碳复合物及其制备方法与应用 | |
| Moazami et al. | Tunable functional properties on polyester fabric using simultaneous green reduction of graphene oxide and silver nitrate | |
| CN110577820A (zh) | 一种多孔结构Ni/NiO-C复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN109837061A (zh) | 改性金属粉吸波剂及其制备方法 | |
| CN106987020A (zh) | 一种屏蔽用导电泡棉的制备方法 | |
| Zheng et al. | Lightweight polyurethane composite foam for electromagnetic interference shielding with high absorption characteristic | |
| Qu et al. | Hierarchical FeCoNiOx-PDA-rGO/WPU layers constructed on the polyimide fabric by screen printing with high microwave absorption performance | |
| CN101304650B (zh) | 含有碳纳米管的电磁屏蔽材料及其采用化学镀工艺的制备方法 | |
| Ali et al. | Metal coating on ultrafine polyester non-woven fabrics and their ageing properties | |
| Liu et al. | Synergistically-enhanced flexible electromagnetic interference shielding nanocomposites | |
| CN108189495A (zh) | 一种制备层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料的方法 | |
| CN115559111A (zh) | 一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法 | |
| CN105609305B (zh) | 一种Fe3O4/石墨烯复合膜的制备方法 | |
| CN116063846A (zh) | 一种吸波材料的制备方法 |
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 |