本發(fā)明屬于電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電磁屏蔽功能材料，尤其是涉及一種泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，以及一種通過原位化學(xué)氧化聚合方法制備泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料的方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)和電子工業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品進入人們的生活，它帶給人們生活方便和時尚的同時，也帶給了人們不易察覺的電磁輻射。電磁輻射產(chǎn)生的電磁干擾影響電子產(chǎn)品的性能，影響其正常工作并且會對周圍的電子儀器設(shè)備造成嚴重干擾，使它們的工作程序發(fā)生紊亂，產(chǎn)生錯誤動作，且由此引起的電磁污染會對人類和其它生物體造成嚴重傷害?？茖W(xué)研究證實，電磁輻射可對生物體產(chǎn)生熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和累積效應(yīng)，這些效應(yīng)對人體器官、組織、系統(tǒng)都產(chǎn)生不同程度的危害。為防止電磁輻射造成的干擾與泄露，采用電磁屏蔽材料進行屏蔽是主要防范方法之一。

聚苯胺由于原料易得，合成方法簡單，結(jié)構(gòu)多樣，導(dǎo)電率較高及環(huán)境穩(wěn)定性好等特點在電磁屏蔽領(lǐng)域具有巨大的實用價值和廣闊的應(yīng)用前景。為了同時滿足理想電磁屏蔽材料的厚度薄、質(zhì)量輕、吸波頻帶寬、吸收強的綜合性能等要求，聚苯胺需要與其他材料進行復(fù)合，協(xié)同發(fā)揮不同組分的優(yōu)勢，近年來受到人們的廣泛關(guān)注，是電磁屏蔽材料的一個重要發(fā)展方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)金屬系電磁屏蔽材料的價格高、易腐蝕、密度大等缺點，同時通過材料的組成與結(jié)構(gòu)的設(shè)計，提供一種密度低、屏蔽效能優(yōu)異、價廉的泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料及其制備方法。

本發(fā)明提供的泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，其特征在于，所述的材料以泡沫金屬為基材，其表面修飾有摻雜聚苯胺覆層。

本發(fā)明提供的泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，其特征在于，所述的泡沫金屬為泡沫鎳、泡沫鋁或泡沫銀中的任意一種。

本發(fā)明提供的泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，其特征在于，所述的泡沫金屬的孔隙密度為10～140PPI。

本發(fā)明提供的泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，其特征在于，所述的泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料是采用原位化學(xué)氧化聚合法制備的。

本發(fā)明提供泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)配置樟腦磺酸溶液，將其均勻分成兩份，備用；

(2)稱取適量的苯胺單體與泡沫金屬相混合，靜置30分鐘后，將其加入其中一份樟腦磺酸溶液中，記為混合物A；稱取適量氧化劑溶于另一份樟腦磺酸溶液中，記為溶液B；

(3)將溶液B緩慢滴入混合物A中，在-10～0℃下發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，反應(yīng)時間為1～6h；

(4)反應(yīng)完畢后，將表面修飾有摻雜聚苯胺的泡沫金屬從反應(yīng)液中取出，使用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌，干燥后，即得泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料。

進一步，所述步驟(1)中使用的樟腦磺酸濃度為0.5～2mol/L。

進一步，所述步驟(2)中所使用的泡沫金屬在混合物A中含量是0.005～0.1g/mL。

進一步，所述步驟(2)中所使用的泡沫金屬和苯胺單體的質(zhì)量比是1:4～2:1之間。

進一步，所述步驟(2)中氧化劑在溶液B中含量是0.06～0.77g/mL。

進一步，所述步驟(2)中氧化劑為過硫酸銨和重鉻酸鉀的混合物，所述過硫酸銨和重鉻酸鉀的質(zhì)量比為0.38～1.55。

本發(fā)明的有益效果是使用化學(xué)原位聚合的方法，在泡沫金屬表面修飾一定厚度的摻雜聚苯胺，電磁波可在泡沫金屬的內(nèi)部孔洞有效發(fā)生反射，延長了電磁波穿透材料的有效路徑，同時泡沫金屬表面修飾的摻雜聚苯胺層可以有效的吸收電磁波，便于發(fā)揮吸波型的聚苯胺修飾層和反射型的泡沫金屬基體兩者之間的協(xié)同效應(yīng)，進一步提高材料整體的電磁屏蔽效能。同時，本發(fā)明泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料具有密度小，以電磁波吸收的形式屏蔽電磁波的特點，克服了傳統(tǒng)金屬屏蔽材料密度大，強反射帶來的電磁波二次污染問題。此外，本發(fā)明所使用的聚合條件簡單，反應(yīng)原料易得，可操作性強，具有生產(chǎn)成本低、易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)勢。

附圖說明

圖1左側(cè)為本發(fā)明實施例1中所使用的泡沫鋁的數(shù)碼照片，右側(cè)為制備的泡沫鋁摻雜聚苯胺數(shù)碼照片。

圖2為本發(fā)明實施例1制備的泡沫鋁摻雜聚苯胺在8.2～12.4GHz的電磁屏蔽效能圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。

實施例1：

首先配置1.5mol/L 40mL樟腦磺酸溶液，將其平均分成兩份。將孔隙密度為130PPI泡沫鋁與苯胺單體混合后靜置30min，然后加入到其中一份酸溶液中，稱此為混合物A，其中泡沫鋁的含量為0.06g/mL，苯胺單體的含量為0.12g/mL。稱取3.38g過硫酸銨和4.36g重鉻酸鉀溶于另一份酸溶液中，稱此溶液為B。將上述混合物A和溶液B分別攪拌均勻后冷卻至0℃。將溶液B緩慢滴入與混合物A中，在0℃下發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，反應(yīng)時間為4h。反應(yīng)結(jié)束后，將表面修飾有摻雜聚苯胺的泡沫鋁取出，使用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌至濾液無色透明并呈現(xiàn)中性。所得產(chǎn)物使用真空烘箱60℃處理24h，得到泡沫鋁摻雜聚苯胺復(fù)合材料。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為78dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例2：

方法如實施例1，只是將泡沫金屬調(diào)整為泡沫鎳。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為92dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例3：

方法如實施例1，只是將泡沫金屬調(diào)整為泡沫銀。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為94dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例4：

方法如實施例2，只是將孔隙率為130的泡沫鎳替換成孔隙密度為140PPI的泡沫鎳，泡沫金屬在混合物A中的含量為0.1g/mL，苯胺在混合物A中含量為0.2g/mL，過硫酸銨與重鉻酸鉀的加入量分別為5.64g和7.27g。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為87dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例5：

方法如實施例2，只是將孔隙密度為130PPI的泡沫鎳替換成孔隙率為10的泡沫鎳，泡沫金屬在混合物A中的含量為0.005g/mL，苯胺在混合物A中含量為0.01g/mL，過硫酸銨與重鉻酸鉀的加入量分別為0.28g和0.36g。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為40dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例6：

方法如實施例2，只是將反應(yīng)溫度調(diào)整為-10℃。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為87dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例7：

方法如實施例2，只是將過硫酸銨的加入量改變?yōu)?.51g，重鉻酸鉀的加入量改變?yōu)?.91g。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為78dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例8：

方法如實施例2，只是將過硫酸銨的加入量改變?yōu)?.26g，重鉻酸鉀的加入量改變?yōu)?.82g。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為72dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例9：

方法如實施例2，只是將苯胺在混合物A中的含量調(diào)整為0.24g/mL，過硫酸銨與重鉻酸鉀的加入量分別調(diào)整為3.38g和4.36g。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為80dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例10：

方法如實施例2，只是將苯胺在混合物A中的含量調(diào)整為0.03g/mL，過硫酸銨與重鉻酸鉀的加入量分別調(diào)整為0.85g和1.09g。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為71dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例11：

方法如實施例2，只是將樟腦磺酸的濃度調(diào)整為0.5mol/L。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為72dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例12：

方法如實施例2，只是將樟腦磺酸的濃度調(diào)整為2mol/L。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為93dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例13：

方法如實施例2，只是將反應(yīng)時間調(diào)整為1h。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為69dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

實施例14：

方法如實施例2，只是將反應(yīng)時間調(diào)整為6h。檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為85dB左右。材料電磁屏蔽效能列于表1中。

對比例1：

對孔隙密度為40PPI的泡沫鎳進行測試，檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為22dB左右。

對比例2：

對孔隙密度為40PPI的泡沫銀進行測試，檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為31dB左右。

對比例3：

對孔隙密度為140PPI的泡沫鎳進行測試，檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為37dB左右。

對比例4：

對孔隙密度為140PPI的泡沫銀進行測試，檢測厚度為0.4mm厚的材料在電磁波頻率為8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能為49dB左右。

通過實施例1～14，可以看出本發(fā)明泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料具有優(yōu)異的電磁屏蔽效能。

通過實施例1～14與對比例1～4的比較可以看出本發(fā)明泡沫金屬摻雜聚苯胺與純泡沫金屬相比具有更高的屏蔽效能。

表1材料電磁屏蔽效能表

上述實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行了詳細說明。顯然，本發(fā)明的泡沫金屬摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料并不局限于所描述的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員還可據(jù)此做出多種變化，但任何與本發(fā)明等同或相類似的變化都屬于本發(fā)明保護的范圍。