本發(fā)明涉及電磁屏蔽材料領(lǐng)域，特別是涉及利用秸稈纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

電磁屏蔽是指利用屏蔽材料衰減或阻隔被屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播，原理為電磁波在屏蔽材料表面的反射和內(nèi)部的吸收以及傳輸過程中損耗而產(chǎn)生屏蔽作用。屏蔽材料的屏蔽性能由屏蔽效能決定，屏蔽效能則與屏蔽材料結(jié)構(gòu)表面和屏蔽材料內(nèi)部感生的電荷、電流以及極化現(xiàn)象密切相關(guān)。電磁屏蔽材料主要分為金屬材料、碳系材料和高分子材料。金屬材料由于具有優(yōu)良的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率一直是電磁屏蔽材料的首選，但是其具有密度大，價(jià)格高以及抗氧化能力差的缺點(diǎn)，并不適合一些精密儀器使用。碳系材料來源廣泛，密度小，對環(huán)境的耐性好，但是該類材料電磁屏蔽能力差，加工過程復(fù)雜，限制了其應(yīng)用的范圍。高分子材料則具有重量輕、易于加工、電導(dǎo)率易于調(diào)節(jié)，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種十分理想的新型電磁屏蔽材料。這其中，聚苯胺相較于其他的高分子材料，具有原料易得、環(huán)境穩(wěn)定性好，并具有較高的電導(dǎo)率和優(yōu)異的電磁性能，被認(rèn)為是最具有商業(yè)使用前景的高分子電磁屏蔽材料。因此，近年來關(guān)于聚苯胺電磁屏蔽高分子材料的研究逐漸成為了行業(yè)的研究焦點(diǎn)。

目前使用較為廣泛的聚苯胺合成方法有化學(xué)氧化聚合法、乳液聚合法、電化學(xué)合成法以及模板聚合法。由于聚苯胺具有剛性分子鏈結(jié)構(gòu)，處于導(dǎo)電態(tài)的摻雜聚苯胺不溶也不熔，加工成型十分困難，從而限制了聚苯胺的應(yīng)用。因此，將綜合性能好材料與聚苯胺復(fù)合制備聚苯胺復(fù)合屏蔽材料是改善材料的易加工性的重要方法之一。

中國專利CN201610411969.7公開了一種碳纖維/聚苯胺吸波電磁屏蔽復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：1)去除纖維品表面油劑、雜質(zhì)，去除表面水分，待用；2)取步驟1)的碳纖維，用導(dǎo)電銀膠粘附在不銹鋼箔片上作為陽極，Cu箔片為陰極；選用苯胺和摻雜劑混合的水溶液為電解液，使用電聚合方法，使碳纖維表面電聚合一層聚苯胺膜，得到碳纖維/聚苯胺復(fù)合材料；3)取步驟2)的聚苯胺/碳纖維復(fù)合材料作為電磁屏蔽雙組份功能填料，選用環(huán)氧樹脂為樹脂基底，采用擠壓成型技術(shù)制得所述的碳纖維/聚苯胺吸波電磁屏蔽復(fù)合材料。該發(fā)明所制備碳纖維/聚苯胺復(fù)合材料，具有碳纖維本身導(dǎo)電率高、聚苯胺本身高導(dǎo)電率、雙損耗結(jié)構(gòu)吸波特性。但是該方法操作復(fù)雜，使用的碳纖維價(jià)格較高，難以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用秸稈纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料及其制備方法，該屏蔽材料制備方法簡單，原料廉價(jià)易得，屏蔽效能高、范圍廣，具有良好的工業(yè)化生產(chǎn)前景。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種利用秸稈纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將秸稈剪切至6～10cm，在水中浸泡8～10h后，在氫氧化鈉溶液中加熱至60～80℃，處理2～5h，過濾后將秸稈纖維洗至中性，烘干，之后使用氧氣等離子體對秸稈纖維表面進(jìn)行活化處理30～60min；

(2)配置混合酸溶液，并將其均分為兩份，將處理后的秸稈纖維與苯胺單體混合后，分散于一份混合酸溶液中，超聲分散1～2h，制得原料液；

(3)將高錳酸鉀溶于另一份混合酸溶液中，制得氧化液，在-8～0℃條件下，將氧化液使用蠕動泵滴加到原料液中，緩慢攪拌，滴加完成后停止攪拌，繼續(xù)反應(yīng)10～16h，反應(yīng)完成后，過濾，使用無水乙醇離心清洗3～5次，真空干燥后，制得用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料。

進(jìn)一步的，所述秸稈為小麥秸稈，高粱秸稈，水稻秸稈，玉米秸稈或大麥秸稈中的一種或多種混合物。

進(jìn)一步的，所述氫氧化鈉溶液濃度為1.5～2.8mol/L。

進(jìn)一步的，所述混合酸溶液為樟腦磺酸與鹽酸的混合物，其中樟腦磺酸的濃度為1.5mol/L，鹽酸的濃度為0.7mol/L。

進(jìn)一步的，所述秸稈纖維與苯胺單體的使用量的質(zhì)量比為1:(1～1.5)。

進(jìn)一步的，所述原料液中秸稈纖維的含量為0.1～0.5g/mL。

進(jìn)一步的，所述氧化液中高錳酸鉀的濃度為0.8～1.2g/mL。

其中真空干燥過程中的溫度為60～80℃，烘干時(shí)間為24～48h。

一種利用秸稈纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，由以上方法制備而成。

本發(fā)明具有以下有益效果，

(1)以秸稈纖維摻雜聚苯胺，降低了材料的成本，利用了廢棄物，變廢為寶。將秸稈剪切至6～10cm，有效的提高了秸稈中的纖維提取率，提高了秸稈的使用效率，降低了原料成本。

(2)通過對秸稈纖維進(jìn)行表面活化，提高了秸稈纖維表面反應(yīng)基團(tuán)的活性，從而使其表面負(fù)載有較高的接枝密度、排列更加規(guī)整的摻雜聚苯胺，從而延長了電磁波穿透材料的有效路徑，提高了電磁屏蔽材料的屏蔽效能。

(3)該屏蔽材料可以直接通過壓制成型，制備成所需的厚度、形狀，使用范圍廣，具有良好的工業(yè)化發(fā)展前景。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。

實(shí)施例1

一種利用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將秸稈剪切至6cm，在水中浸泡8h后，在1.5mol/L的氫氧化鈉溶液中加熱至60℃，處理2h，過濾后將秸稈纖維洗至中性，烘干，之后使用氧氣等離子體對秸稈纖維表面進(jìn)行活化處理30min；

(2)配置混合酸溶液0.4L，混合酸溶液為樟腦磺酸與鹽酸的混合物，其中樟腦磺酸的濃度為1.5mol/L，鹽酸的濃度為0.7mol/L，并將其均分為兩份，將處理后的秸稈纖維100g與苯胺單體100g混合后，分散于一份混合酸溶液中，超聲分散1h，制得原料液；

(3)將高錳酸鉀溶于另一份混合酸溶液中，制得氧化液，氧化液中高錳酸鉀的濃度為0.8g/mL，在-8℃條件下，將氧化液使用蠕動泵滴加到原料液中，緩慢攪拌，滴加完成后停止攪拌，繼續(xù)反應(yīng)10h，反應(yīng)完成后，過濾，使用無水乙醇離心清洗3次，真空干燥溫度為60℃，烘干時(shí)間為24h后，制得用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料。

秸稈為小麥秸稈和高粱秸稈的混合物。

將制得的秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料壓制成0.3mm的薄片，檢測其在8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能在41dB。

實(shí)施例2

一種利用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將秸稈剪切至10cm，在水中浸泡10h后，在2.8mol/L的氫氧化鈉溶液中加熱至80℃，處理5h，過濾后將秸稈纖維洗至中性，烘干，之后使用氧氣等離子體對秸稈纖維表面進(jìn)行活化處理60min；

(2)配置混合酸溶液2L，混合酸溶液為樟腦磺酸與鹽酸的混合物，其中樟腦磺酸的濃度為1.5mol/L，鹽酸的濃度為0.7mol/L，并將其均分為兩份，將處理后的秸稈纖維100g與苯胺單體150g混合后，分散于一份混合酸溶液中，超聲分散2h，制得原料液；

(3)將高錳酸鉀溶于另一份混合酸溶液中，制得氧化液，氧化液中高錳酸鉀的濃度為1.2g/mL，在0℃條件下，將氧化液使用蠕動泵滴加到原料液中，緩慢攪拌，滴加完成后停止攪拌，繼續(xù)反應(yīng)16h，反應(yīng)完成后，過濾，使用無水乙醇離心清洗5次，真空干燥溫度為80℃，烘干時(shí)間為48h后，制得用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料。

秸稈為水稻秸稈，玉米秸稈和大麥秸稈的混合物。

將制得的秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料壓制成0.3mm的薄片，檢測其在8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能在45dB。

實(shí)施例3

一種利用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將秸稈剪切至6cm，在水中浸泡10h后，在1.5mol/L的氫氧化鈉溶液中加熱至80℃，處理2h，過濾后將秸稈纖維洗至中性，烘干，之后使用氧氣等離子體對秸稈纖維表面進(jìn)行活化處理60min；

(2)配置混合酸溶液0.4L，混合酸溶液為樟腦磺酸與鹽酸的混合物，其中樟腦磺酸的濃度為1.5mol/L，鹽酸的濃度為0.7mol/L，并將其均分為兩份，將處理后的秸稈纖維100g與苯胺單體150g混合后，分散于一份混合酸溶液中，超聲分散1h，制得原料液；

(3)將高錳酸鉀溶于另一份混合酸溶液中，制得氧化液，氧化液中高錳酸鉀的濃度為1.2g/mL，在-8℃條件下，將氧化液使用蠕動泵滴加到原料液中，緩慢攪拌，滴加完成后停止攪拌，繼續(xù)反應(yīng)16h，反應(yīng)完成后，過濾，使用無水乙醇離心清洗3次，真空干燥溫度為80℃，烘干時(shí)間為24h后，制得用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料。

秸稈為大麥秸稈。

將制得的秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料壓制成0.3mm的薄片，檢測其在8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能在49dB。

實(shí)施例4

一種利用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將秸稈剪切至10cm，在水中浸泡8h后，在2.8mol/L的氫氧化鈉溶液中加熱至60℃，處理5h，過濾后將秸稈纖維洗至中性，烘干，之后使用氧氣等離子體對秸稈纖維表面進(jìn)行活化處理30min；

(2)配置混合酸溶液2L，混合酸溶液為樟腦磺酸與鹽酸的混合物，其中樟腦磺酸的濃度為1.5mol/L，鹽酸的濃度為0.7mol/L，并將其均分為兩份，將處理后的秸稈纖維100g與苯胺單體100g混合后，分散于一份混合酸溶液中，超聲分散2h，制得原料液；

(3)將高錳酸鉀溶于另一份混合酸溶液中，制得氧化液，氧化液中高錳酸鉀的濃度為0.8g/mL，在0℃條件下，將氧化液使用蠕動泵滴加到原料液中，緩慢攪拌，滴加完成后停止攪拌，繼續(xù)反應(yīng)10h，反應(yīng)完成后，過濾，使用無水乙醇離心清洗5次，真空干燥溫度為60℃，烘干時(shí)間為48h后，制得用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料。

秸稈為高粱秸稈。

將制得的秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料壓制成0.3mm的薄片，檢測其在8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能在52dB。

實(shí)施例5

一種利用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將秸稈剪切至8cm，在水中浸泡9h后，在2.2mol/L的氫氧化鈉溶液中加熱至70℃，處理3h，過濾后將秸稈纖維洗至中性，烘干，之后使用氧氣等離子體對秸稈纖維表面進(jìn)行活化處理45min；

(2)配置混合酸溶液1.2L，混合酸溶液為樟腦磺酸與鹽酸的混合物，其中樟腦磺酸的濃度為1.5mol/L，鹽酸的濃度為0.7mol/L，并將其均分為兩份，將處理后的秸稈纖維100g與苯胺單體125g混合后，分散于一份混合酸溶液中，超聲分散1.5h，制得原料液；

(3)將高錳酸鉀溶于另一份混合酸溶液中，制得氧化液，氧化液中高錳酸鉀的濃度為1g/mL，在-6℃條件下，將氧化液使用蠕動泵滴加到原料液中，緩慢攪拌，滴加完成后停止攪拌，繼續(xù)反應(yīng)14h，反應(yīng)完成后，過濾，使用無水乙醇離心清洗4次，真空干燥溫度為70℃，烘干時(shí)間為36h后，制得用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料。

秸稈為小麥秸稈和大麥秸稈的混合物。

將制得的秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料壓制成0.3mm的薄片，檢測其在8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能在44dB。

實(shí)施例6

一種利用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將秸稈剪切至9cm，在水中浸泡9h后，在1.8mol/L的氫氧化鈉溶液中加熱至75℃，處理3h，過濾后將秸稈纖維洗至中性，烘干，之后使用氧氣等離子體對秸稈纖維表面進(jìn)行活化處理45min；

(2)配置混合酸溶液1.6L，混合酸溶液為樟腦磺酸與鹽酸的混合物，其中樟腦磺酸的濃度為1.5mol/L，鹽酸的濃度為0.7mol/L，并將其均分為兩份，將處理后的秸稈纖維100g與苯胺單體110g混合后，分散于一份混合酸溶液中，超聲分散1.5h，制得原料液；

(3)將高錳酸鉀溶于另一份混合酸溶液中，制得氧化液，氧化液中高錳酸鉀的濃度為0.9g/mL，在-2℃條件下，將氧化液使用蠕動泵滴加到原料液中，緩慢攪拌，滴加完成后停止攪拌，繼續(xù)反應(yīng)12h，反應(yīng)完成后，過濾，使用無水乙醇離心清洗4次，真空干燥溫度為70℃，烘干時(shí)間為40h后，制得用秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料。

秸稈為小麥秸稈，高粱秸稈，水稻秸稈，玉米秸稈和大麥秸稈的混合物。

將制得的秸稈纖維摻雜聚苯胺屏蔽材料壓制成0.3mm的薄片，檢測其在8.2～12.4GHz下的電磁屏蔽效能在50dB。