輕質(zhì)導電屏蔽復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種導電屏蔽復合材料及制備方法，尤其是一種輕質(zhì)導電屏蔽復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]電磁屏蔽材料在一些電子設備和密集系統(tǒng)中有著廣泛的應用。傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料一般由金屬制得，其屏蔽效果雖好，卻也存在著質(zhì)重、易腐蝕、加工性能差的缺陷；難以將其應用于航天、航空、汽車等領域。近期，人們?yōu)榱双@得輕質(zhì)電磁屏蔽材料，作了一些有益的嘗試和努力，如中國發(fā)明專利申請公開說明書CN 1656574A于2005年8月17日公開的一種導電的聚合物泡沫和彈性體及其制造方法。該公開說明書中記載的導電的聚合物泡沫由聚合物泡沫體和碳納米管組成組合物，具有大于或等于50dB的電磁屏蔽容量；制造方法為先將選定的具體的聚合物與表面活性劑、催化劑或起泡劑、固化劑或起泡劑、催化劑，以及碳納米管的液態(tài)組合物進行泡沫化或混合物進行擠壓，再將其固化或吹泡成型，獲得產(chǎn)物。但是，無論是產(chǎn)物，還是其制造方法，都存在著不足之處，首先，聚合物泡沫中的碳納米管因其易團聚，故于泡沫中極難分布均勻，從而影響了產(chǎn)物的導電性，尤為影響了產(chǎn)物的電磁屏蔽性能；其次，因發(fā)泡而形成的產(chǎn)物，不僅極易使其中的碳納米管于發(fā)泡時進一步地團聚，也使產(chǎn)物的力學性能變差，影響了其應用的范圍；再次，制造方法既不能獲得電磁屏蔽性能可靠、力學性能好的產(chǎn)物，又需表面活性劑、催化劑、起泡劑、固化劑等原料，易對環(huán)境造成污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題為克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種結構合理，電磁屏蔽性能可靠、力學性能好的輕質(zhì)導電屏蔽復合材料。
[0004]本發(fā)明要解決的另一個技術問題為提供一種上述輕質(zhì)導電屏蔽復合材料的制備方法。
[0005]為解決本發(fā)明的技術問題，所采用的技術方案為:輕質(zhì)導電屏蔽復合材料包括氟塑料和碳納米管，特別是，
[0006]所述復合材料還包含空心玻璃微珠，所述氟塑料、碳納米管和空心玻璃微珠的重量比為20?60:0.5?20:0.5?40 ;
[0007]所述氟塑料為泡沫狀，其為全氟共聚物，或聚全氟烷氧基樹脂，或聚三氟氯乙烯，或乙烯-三氟氯乙烯共聚物，或乙烯-四氟乙烯共聚物，或聚偏氟乙烯，或聚氟乙烯；
[0008]所述碳納米管于泡沫狀氟塑料中為網(wǎng)絡結構狀。
[0009]作為輕質(zhì)導電屏蔽復合材料的進一步改進:
[0010]優(yōu)選地，碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管，其管直徑均為20?30nm、管長均為10?30 μπι。
[0011]優(yōu)選地，空心玻璃微珠的外直徑為10?100 μ m、密度為0.2?0.7g/cm3、抗壓強度為5?55MPa。
[0012]為解決本發(fā)明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為:上述輕質(zhì)導電屏蔽復合材料的制備方法包括熔融共混法，特別是完成步驟如下:
[0013]步驟1，先將氟塑料、刻蝕相、碳納米管和空心玻璃微珠混合均勻，得到混合物，其中，刻蝕相為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯中的一種或兩種以上的混合體，其與氟塑料的重量比為20?60:20?60，再將混合物置于轉(zhuǎn)矩流變儀中，于150?240°C下混煉5?20min，得到混煉料；
[0014]步驟2，先將混煉料置于平板硫化機上，于200?280°C、I?1MPa下熱壓10?60min，得到復合板材，再將復合板材置于溶劑中浸泡2?20h后，置于60?80°C下干燥5?15h，制得輕質(zhì)導電屏蔽復合材料。
[0015]作為輕質(zhì)導電屏蔽復合材料的制備方法的進一步改進:
[0016]優(yōu)選地，碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管，其管直徑均為20?30nm、管長均為10?30 μπι。
[0017]優(yōu)選地，空心玻璃微珠的外直徑為10?100 μ m、密度為0.2?0.7g/cm3、抗壓強度為5?55MPa。
[0018]優(yōu)選地，混合氟塑料、刻蝕相、碳納米管和空心玻璃微珠時的溫度為15?30°C。
[0019]優(yōu)選地，混煉時轉(zhuǎn)矩流變儀的轉(zhuǎn)速為50?100r/min。
[0020]優(yōu)選地，溶劑為甲苯，或二甲苯，或?qū)Χ妆健?br>[0021]優(yōu)選地，在干燥經(jīng)溶劑浸泡的復合板材前，先使用乙醇沖洗其表面的沉積物。
[0022]相對于現(xiàn)有技術的有益效果是:
[0023]其一，對制得的目的產(chǎn)物使用掃描電鏡進行表征，由其結果可知，目的產(chǎn)物為泡孔及其大小均勻分布的泡沫狀，構成泡體的氟塑料中均勻地分布著網(wǎng)狀結構的碳納米管及空心玻璃微珠；其中，碳納米管的管直徑均為20?30nm、管長均為10?30 μπι，空心玻璃微珠的外直徑為10?100 μπι。這種由泡沫狀氟塑料、碳納米管和空心玻璃微珠組裝成的目的產(chǎn)物，既由于泡沫狀氟塑料的基體性能而使其質(zhì)輕和易于加工，又因網(wǎng)狀結構的碳納米管均勻地分布于泡沫狀氟塑料中而極大地提高了導電性，增強了電磁屏蔽性能的可靠性；還由于均布于泡沫狀氟塑料中的空心玻璃微珠而不僅極大地增加了目的產(chǎn)物的力學性能，也大大地促進了碳納米管的分散性和多孔結構的均勻性，更因三者的有機結合而使目的產(chǎn)物具備了輕質(zhì)、電磁屏蔽性能可靠和力學性能好的特點。
[0024]其二，對目的產(chǎn)物使用矢量網(wǎng)絡分析儀進行表征，其結果表明，目的產(chǎn)物的電磁屏蔽的頻譜范圍得到了拓展、效率得到了提高。
[0025]其三，制備方法簡單、科學、高效。不僅制得了結構合理，電磁屏蔽性能可靠、力學性能好的目的產(chǎn)物一一輕質(zhì)導電屏蔽復合材料；還利用刻蝕去除掉其中一相高分子基體達到了輕質(zhì)的效果，且獲得了有利于吸收和反射電磁波的多孔結構，同時加入化學性質(zhì)穩(wěn)定、流動性好的空心玻璃微球促進了基體的相容性，使泡孔的大小更加均一；更有著工藝簡單、無污染、成本低，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點；進而使目的產(chǎn)物極易于廣泛地應用于航天、航空、汽車等領域的電子設備和密集系統(tǒng)中。
【附圖說明】
[0026]圖1是對制得的目的產(chǎn)物使用掃描電鏡(SEM)進行表征的結果之一。SEM圖像顯示出目的產(chǎn)物為泡沫狀，其泡孔分布均勻，大小均一。
[0027]圖2是對圖1所示的目的產(chǎn)物使用高倍率掃描電鏡進行表征的結果之一。由圖2a可看出，泡沫狀氟塑料中的碳納米管已形成了聯(lián)通的導電網(wǎng)絡結構；圖2b展示出空心玻璃微珠于泡沫狀氟塑料中泡體的連接和支撐作用。
[0028]圖3是對目的產(chǎn)物使用矢量網(wǎng)絡分析儀進行表征的結果之一。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細的描述。
[0030]首先從市場購得或自行制得:
[0031]作為氟塑料的全氟共聚物、聚全氟烷氧基樹脂、聚三氟氯乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯和聚氟乙烯；
[0032]作為刻蝕相的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯；
[0033]作為碳納米管的管直徑均為20?30nm、管長均為10?30 μπι的單壁碳納米管和多壁碳納米管；
[0034]外直徑為10?100 μπι、密度為0.2?0.7g/cm3、抗壓強度為5?55MPa的空心玻璃微珠；
[0035]作為溶劑的甲苯、二甲苯和對二甲苯。
[0036]接著，
[0037]實施例1
[0038]制備的具體步驟為:
[0039]步驟1，先將氟塑料、刻蝕相、碳納米管和空心玻璃微珠按照重量比為20:60:0.5:40的比例于15°C下混合均勻，得到混合物；其中，氟塑料為聚偏氟乙烯，刻蝕相為聚氯乙烯，碳納米管為多壁碳納米管。再將混合物置于轉(zhuǎn)矩流變儀中，于150°C、100r/min下混煉20min，得到混煉料。
[0040]步驟2，先將混煉料置于平板硫化機上，于200°C、1MPa下熱壓60min，得到復合板材。再將復合板材置于溶劑中浸泡2h后，置于60°C下干燥15h;其中，溶劑為二甲苯，在干燥經(jīng)溶劑浸