仿貝殼結構聚合物基電磁屏蔽材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電磁屏蔽材料技術領域，特別是一種仿貝殼結構聚合物基電磁屏蔽材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近幾年來，在醫(yī)療健康領域，越來越多的研宄人員開始利用微波輻射檢測的先進技術，開發(fā)基于被動微波輻射原理的人體內(nèi)部溫度檢測儀，從而實現(xiàn)對人體內(nèi)部腫瘤等相關疾病的早期檢測與篩查。但是在微波輻射信號檢測中，環(huán)境中的電磁波會影響電子設備的正常工作，從而對測試結果產(chǎn)生直接的影響。因此各國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用，常用的高分子電磁屏蔽復合材料的制備方法有表面涂覆法和導電填料填充法，由于表面涂覆法的工藝復雜，且表面層易被剝離，工業(yè)上應用最廣泛的還是導電填料填充法，例如Luo等(碳納米管填充聚合物基復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率的薄膜或者片材，但是制備過程復雜繁瑣、成本高，故其應用和發(fā)展受到抑制。
[0004]上述的方法各有優(yōu)缺點，其中熔融共混的方法工藝簡單，可以實現(xiàn)工業(yè)化，但以提高導電填料(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。因此操作工藝簡單易行、可實現(xiàn)工業(yè)化，同時在高電磁屏蔽性能下仍保持材料的機械性能或在固定導電物質(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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有電磁屏蔽材料制備方法的缺點和不足，本發(fā)明的目的是提供一種仿貝殼結構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構聚合物基電磁屏蔽材料，整個操作工藝簡潔，所涉及的設備簡單易操作，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種仿貝殼結構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)異的機械性能，質(zhì)地柔韌舒適，可穿戴于人體。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:
[0008]一種仿貝殼結構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電層物料分別放入平板硫化機中熱壓成型，得到絕緣片和導電片，然后將得到的絕緣片和導電片在平板硫化機中連續(xù)交替η次壓片疊合成(η+1)層的仿貝殼結構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]所述導電層物料的制備包括:將導電物質(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]所述導電物質(zhì)在所述導電層物料中的含量為1% -90%。
[0012]所述熱壓成型溫度為150_250°C，時間為0.5h_3h。
[0013]一種仿貝殼結構聚合物基電磁屏蔽材料，它包括交替疊合設置的絕緣層和導電層；該絕緣層由絕緣層物料通過熱壓成型形成，該導電層由絕緣層物料通過熱壓成型形成；該導電層物料包括基體聚合物及導電物質(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]所述導電物質(zhì)在所述導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)，設計了既具有完美結構和優(yōu)異力學性能的電磁屏蔽材料。本發(fā)明的電磁屏蔽材料結構和性能具有可設計性，與傳統(tǒng)制備方法制備的電磁屏蔽材料相比，由于仿貝殼結構的構筑，材料有更高的電磁屏蔽常數(shù)和高的力學性能。本發(fā)明整個操作工藝簡潔，所涉及的設備簡單易操作，可以實現(xiàn)材料的大面積生產(chǎn)。所需原料均為市售，無需合成其他化學物，適用于多種共混體系。
【具體實施方式】
[0018]以下通過實施對本發(fā)明進行進一步的具體描述。在以下各實施例中，各組分的用量均為重量用量。有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明做進一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域技術熟練人員根據(jù)上述本
【發(fā)明內(nèi)容】
做出一些非本質(zhì)性的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0019]實施例1
[0020]原料為聚偏氟乙烯和碳納米管，絕緣層和導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電層在平板硫化機上熱壓成型，熱壓溫度為200°C，壓強為lOMPa，分別得到絕緣片和導電片。最后將絕緣片和導電片連續(xù)交替熱壓4次，制備得到5層的仿貝殼結構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合材料的電磁屏蔽效能為43dB，拉伸強度為55MPa0
[0021]實施例2
[0022]原料為聚酰亞胺和碳納米管，絕緣層和導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電層在平板硫化機上熱壓成型，熱壓溫度為190°C，壓強為lOMPa，分別得到絕緣片和導電片。最后將絕緣片和導電片連續(xù)交替熱壓6次，制備得到7層的仿貝殼結構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合材料的屏蔽效能為58dB，拉伸強度為75MPa。
[0023]實施例3
[0024]原料為聚偏氟乙烯、碳納米管和炭黑，絕緣層和導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電層在平板硫化機上熱壓成型，熱壓溫度為200°C，壓強為lOMPa，分別得到絕緣片和導電片。最后將絕緣片和導電片連續(xù)交替熱壓6次，制備得到7層的仿貝殼結構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合材料屏蔽效能為52dB，拉伸強度為71MPa。。
[0025]實施例4
[0026]原料為聚酰亞胺、碳納米管和炭