仿貝殼結(jié)構(gòu)聚合物基電磁屏蔽材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電磁屏蔽材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種仿貝殼結(jié)構(gòu)聚合物基電磁屏蔽材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，在醫(yī)療健康領(lǐng)域，越來越多的研宄人員開始利用微波輻射檢測(cè)的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)基于被動(dòng)微波輻射原理的人體內(nèi)部溫度檢測(cè)儀，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人體內(nèi)部腫瘤等相關(guān)疾病的早期檢測(cè)與篩查。但是在微波輻射信號(hào)檢測(cè)中，環(huán)境中的電磁波會(huì)影響電子設(shè)備的正常工作，從而對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生直接的影響。因此各國(guó)投入大量的人力物力研發(fā)具有電磁屏蔽性能的材料。
[0003]高分子基電磁屏蔽材料以其質(zhì)輕和易加工而被廣泛應(yīng)用，常用的高分子電磁屏蔽復(fù)合材料的制備方法有表面涂覆法和導(dǎo)電填料填充法，由于表面涂覆法的工藝復(fù)雜，且表面層易被剝離，工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的還是導(dǎo)電填料填充法，例如Luo等(碳納米管填充聚合物基復(fù)合體系的電磁屏蔽性能，Plastics ；2012 ；39(6) ;37_40)在采用熔融共混法，質(zhì)量含量15 %的MWCNT填充PC/ABS情況下，獲得約35dB的電磁屏蔽效果，但是降低了材料的力學(xué)性能。李姜等(一種新型聚合物基電磁屏蔽薄膜或片材及其制備方法:中國(guó)專利，CN102555375，2011)按造粒-擠出-熔煉-匯流-切割-變流-疊合-擠出得到了高電磁屏蔽和高斷裂伸長(zhǎng)率的薄膜或者片材，但是制備過程復(fù)雜繁瑣、成本高，故其應(yīng)用和發(fā)展受到抑制。
[0004]上述的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中熔融共混的方法工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，但以提高導(dǎo)電填料(碳納米管，炭黑等)的含量為提升性能的手段，不僅使材料的力學(xué)性能和可加工性大幅度降低，且屏蔽值提升有限。因此操作工藝簡(jiǎn)單易行、可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，同時(shí)在高電磁屏蔽性能下仍保持材料的機(jī)械性能或在固定導(dǎo)電物質(zhì)含量的條件下提高材料的屏蔽性能成為科研和生產(chǎn)工作者追求的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有電磁屏蔽材料制備方法的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的是提供一種仿貝殼結(jié)構(gòu)聚合物基電磁屏蔽材料的制備方法，其可以快速高效地制備仿貝殼層狀結(jié)構(gòu)聚合物基電磁屏蔽材料，整個(gè)操作工藝簡(jiǎn)潔，所涉及的設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種仿貝殼結(jié)構(gòu)聚合物基電磁屏蔽材料，其具有良好的電磁屏蔽性能和優(yōu)異的機(jī)械性能，質(zhì)地柔韌舒適，可穿戴于人體。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0008]一種仿貝殼結(jié)構(gòu)聚合物基電磁屏蔽材料的制備方法，首先將烘干的絕緣層物料和導(dǎo)電層物料分別放入平板硫化機(jī)中熱壓成型，得到絕緣片和導(dǎo)電片，然后將得到的絕緣片和導(dǎo)電片在平板硫化機(jī)中連續(xù)交替η次壓片疊合成(η+1)層的仿貝殼結(jié)構(gòu)聚合物基電磁屏蔽材料。
[0009]所述絕緣層物料選自聚偏氟乙烯、聚酰亞胺和聚氨酯中的一種，或至少兩種的聚合物共混物。
[0010]所述導(dǎo)電層物料的制備包括:將導(dǎo)電物質(zhì)與基體聚合物干燥后，用溶劑溶解攪拌均勻后烘干；所述導(dǎo)電物質(zhì)選自銀粉、鐵粉、銅粉、炭黑、膨化石墨、氧化石墨烯、石墨烯、碳納米管和氧化銦錫中的一種，或至少兩種的混合物；所述基體聚合物選自聚偏氟乙烯、聚酰亞胺和聚氨酯中的一種，或至少兩種的聚合物共混物。
[0011]所述導(dǎo)電物質(zhì)在所述導(dǎo)電層物料中的含量為1% -90%。
[0012]所述熱壓成型溫度為150_250°C，時(shí)間為0.5h_3h。
[0013]一種仿貝殼結(jié)構(gòu)聚合物基電磁屏蔽材料，它包括交替疊合設(shè)置的絕緣層和導(dǎo)電層；該絕緣層由絕緣層物料通過熱壓成型形成，該導(dǎo)電層由絕緣層物料通過熱壓成型形成；該導(dǎo)電層物料包括基體聚合物及導(dǎo)電物質(zhì)。
[0014]所述絕緣層物料選自聚偏氟乙烯、聚酰亞胺和聚氨酯中的一種，或至少兩種的聚合物共混物。
[0015]所述導(dǎo)電物質(zhì)選自銀粉、鐵粉、銅粉、炭黑、膨化石墨、氧化石墨稀、石墨稀、碳納米管和氧化銦錫中的一種，或至少兩種的混合物；所述基體聚合物選自聚偏氟乙烯、聚酰亞胺和聚氨酯中的一種，或至少兩種的聚合物共混物。
[0016]所述導(dǎo)電物質(zhì)在所述導(dǎo)電層物料中的含量為1% _90%。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明受貝殼珍珠層的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了既具有完美結(jié)構(gòu)和優(yōu)異力學(xué)性能的電磁屏蔽材料。本發(fā)明的電磁屏蔽材料結(jié)構(gòu)和性能具有可設(shè)計(jì)性，與傳統(tǒng)制備方法制備的電磁屏蔽材料相比，由于仿貝殼結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑，材料有更高的電磁屏蔽常數(shù)和高的力學(xué)性能。本發(fā)明整個(gè)操作工藝簡(jiǎn)潔，所涉及的設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，可以實(shí)現(xiàn)材料的大面積生產(chǎn)。所需原料均為市售，無需合成其他化學(xué)物，適用于多種共混體系。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下通過實(shí)施對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的具體描述。在以下各實(shí)施例中，各組分的用量均為重量用量。有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本
【發(fā)明內(nèi)容】
做出一些非本質(zhì)性的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]實(shí)施例1
[0020]原料為聚偏氟乙烯和碳納米管，絕緣層和導(dǎo)電層分別為純聚偏氟乙烯和碳納米管填充聚偏氟乙烯。首先制備普通的碳納米管填充聚偏氟乙烯，碳納米管的含量為50%:將聚偏氟乙烯和碳納米管干燥后，用溶劑溶解攪拌均勻后烘干。然后將烘干后的絕緣層和導(dǎo)電層在平板硫化機(jī)上熱壓成型，熱壓溫度為200°C，壓強(qiáng)為lOMPa，分別得到絕緣片和導(dǎo)電片。最后將絕緣片和導(dǎo)電片連續(xù)交替熱壓4次，制備得到5層的仿貝殼結(jié)構(gòu)聚偏氟乙烯基電磁屏蔽材料。該材料的電磁屏蔽效能為60dB，拉伸強(qiáng)度為80MPa。作為比較，傳統(tǒng)方法制備的單層相同碳納米管含量的聚偏氟乙烯基復(fù)合材料的電磁屏蔽效能為43dB，拉伸強(qiáng)度為55MPa0
[0021]實(shí)施例2
[0022]原料為聚酰亞胺和碳納米管，絕緣層和導(dǎo)電層分別為純聚酰亞胺和碳納米管填充聚酰亞胺。首先制備普通的碳納米管填充聚酰亞胺，碳納米管的含量為50%:將聚酰亞胺和碳納米管干燥后，用溶劑溶解攪拌均勻后烘干。然后將烘干后的絕緣層和導(dǎo)電層在平板硫化機(jī)上熱壓成型，熱壓溫度為190°C，壓強(qiáng)為lOMPa，分別得到絕緣片和導(dǎo)電片。最后將絕緣片和導(dǎo)電片連續(xù)交替熱壓6次，制備得到7層的仿貝殼結(jié)構(gòu)聚酰亞胺基電磁屏蔽材料。該材料的電磁屏蔽效能為80dB，拉伸強(qiáng)度為120MPa。作為比較，傳統(tǒng)方法制備的單層相同碳納米管含量聚酰亞胺基復(fù)合材料的屏蔽效能為58dB，拉伸強(qiáng)度為75MPa。
[0023]實(shí)施例3
[0024]原料為聚偏氟乙烯、碳納米管和炭黑，絕緣層和導(dǎo)電層分別為純聚偏氟乙烯和碳納米管、炭黑填充聚偏氟乙烯。首先制備普通的碳納米管、炭黑填充聚偏氟乙烯，碳納米管的含量為40%，炭黑的含量為30%:將聚偏氟乙烯、碳納米管和炭黑干燥后，用溶劑溶解攪拌均勻后烘干。然后將烘干后的絕緣層和導(dǎo)電層在平板硫化機(jī)上熱壓成型，熱壓溫度為200°C，壓強(qiáng)為lOMPa，分別得到絕緣片和導(dǎo)電片。最后將絕緣片和導(dǎo)電片連續(xù)交替熱壓6次，制備得到7層的仿貝殼結(jié)構(gòu)聚偏氟乙烯基電磁屏蔽材料。該材料的電磁屏蔽效能為78dB，拉伸強(qiáng)度為116MPa。作為比較，傳統(tǒng)方法制備的單層相同碳納米管和炭黑含量聚偏氟乙烯基復(fù)合材料屏蔽效能為52dB，拉伸強(qiáng)度為71MPa。。
[0025]實(shí)施例4
[0026]原料為聚酰亞胺、碳納米管和炭