一种电磁屏蔽PP薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁屏蔽PP薄膜的制备方法，依次按以下步骤进行：第一步骤是以PP原料，通过熔喷纺丝技术制得PP熔喷非织造布；第二步骤是制备羧基化多壁碳纳米管（c‑MWCNTs）修饰改性的PP复合导电纤维网；第三步骤是制备电磁屏蔽PP薄膜。本发明专利技术利用羧基化多壁碳纳米管对熔喷PP非织造布进行修饰改性制备得到PP导电纤维网，并将PP导电复合纤维网与PP膜进行热压复合制备高性能的PP电磁屏蔽薄膜，PP复合膜的电磁屏蔽性能优良，适于应用于薄膜领域。

A preparation method of electromagnetic shielding PP film

【技术实现步骤摘要】
一种电磁屏蔽PP薄膜的制备方法
本专利技术涉及材料制备领域，具体涉及一种电磁屏蔽PP薄膜的制备方法。
技术介绍
本世纪以来，随着电子信息技术的飞速发展和无线技术的广泛应用，电磁辐射问题越来越突出。电磁波已经成为了一种新型污染源，充斥着我们的居住环境，不仅危害人体健康，也可能造成电磁干扰、电磁泄密等问题。因此，研究和开发易于加工、成本低和电磁屏蔽效果优良的电磁屏蔽薄膜以保护人们健康，使人们不受电磁波的危害是极为必要的。目前，我国电磁屏蔽材料的特征主要表现为吸收率相对较低、防护功能相对单一，不能有效控制电磁波的反射，易产生二次污染。因此，开发低成本、性能优良的电磁屏蔽材料和多功能防护材料已经成为电磁屏蔽材料的开发趋势。聚丙烯（PP）是常用的通用塑料之一，具有来源广泛，成本低，物性佳、易于加工等特性。PP独特的优点使它被广泛应用于机械、轻化工、电子、车辆、建筑、纺织等领域。多壁碳纳米管（MWCNTs）具有优异的力学性能，其强度可以达到钢的100倍，它的杨氏模量理论值可达5TPa，常作为理想的填料用于制备机械性能优良的复合材料。此外，多壁碳纳米管具有良好的导电性能，其电导率可达1000-2000S/cm，可制备低逾渗值、高导电性的导电复合材料。其长径比极高，可达100-1000，添加少量的MWCNTs就可以显著改善材料的力学、导电、导热等性能。重要的是，其具有优异的柔韧性，在与其他材料混合受到剪切等外力作用时机械性能不会受损。近年来，有关电磁辐射导致人体病变的报道增多，如何有效屏蔽电磁辐射，保护人们身体健康成了亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电磁屏蔽PP薄膜的制备方法，以聚丙烯（PP）和羧基化多壁碳纳米管（c-MWCNTs）为原料制备出电磁屏蔽性能较好的PP薄膜。该制备工艺简单，设备要求低，所制备的PP薄膜具有较好的电磁屏蔽性能和机械性能。实现本专利技术的技术方案是：一种电磁屏蔽PP薄膜的制备方法，步骤如下：（1）以聚丙烯为原料，利用熔喷纺丝技术制备PP无纺布；（2）将羧基化多壁碳纳米管加入到溶剂中，制备混合溶液，将混合溶液放入超声波清洗仪中，于50-75℃水浴中超声震荡60-90min，得到分散液；（3）将步骤（1）中制备的PP无纺布置于步骤（2）中得到的分散液中，超声震荡1-3min后取出，在50-70℃烘箱中烘干5-10min，得到c-MWCNTs/PP复合导电纤维网；（4）将步骤（3）得到的c-MWCNTs/PP复合导电纤维网置于两块PP薄膜之间，利用真空压膜机压制成“三明治结构”的电磁屏蔽PP薄膜。所述步骤（1）中熔喷纺丝技术制备PP无纺布的工艺参数为：螺杆挤出机的设定温度为1区175-185℃，2区215-225℃，3区225-245℃，4区235-250℃，5区230-240℃；熔喷模头的温度为230-235℃；计量泵的温度为230-250℃，计量泵转速为230-235r/min；牵伸热风的风温和风压分别为230-250℃和8-15MPa；网帘的移动速度为1.6-2.5m/min。所述步骤（2）中混合溶液的浓度为0.1-2mg/mL。所述步骤（3）中超声震荡1-3min后取出，在50-70℃烘箱中烘干5-10min，该步骤重复三次，得到c-MWCNTs/PP复合导电纤维网。所述步骤（3）c-MWCNTs/PP复合导电纤维网的电阻率小于600Ω.m。所述步骤（4）中真空压膜机的上模板和下模板的温度均设定为220-240℃，压力为1400-1700N。所述步骤（2）中的溶剂为苯、二甲苯、邻二氯苯和丙酮中的任意一种。所述步骤（4）中PP薄膜通过压膜成型或者拉幅薄膜成型，厚度为0.2-2mm。与本征型电磁屏蔽材料相比，复合型电磁屏蔽材料采用聚合物和具有优良导电性能的导电填料通过共混来制备。可以一次成型、便于批量化生产，而且可以通过改变填料与聚合物基体的种类及配比来调控高性能电磁屏蔽材料的制备。常用的导电填料一般选用导电性能较好的银系、铜系、镍系和碳系填料，材料的逾渗阈值取决于导电材料的长径比和在聚合物中的分散程度。本专利技术采用长径比较大的碳纳米管为导电填料，基于熔喷无纺布比表面积较大的特点，采用超声修饰的方法制备了具有低逾渗阈值，高导电性的PP导电纤维网，并与PP膜热压复合制备三明治结构的电磁屏蔽材料。与文献报道的方法相比，不仅显著降低了导电填料的用量，而且提高了膜的电磁屏蔽性能。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过超声分散的方法将羧基化多壁碳纳米管均匀修饰在PP熔喷纤维网表面制得PP导电纤维网上，并将PP导电纤维网与PP膜进行热压复合制备PP电磁屏蔽薄膜，基于熔喷纤维网纤维粗细均匀，比表面积大的特点，不仅有利于导电粒子在PP电磁屏蔽薄膜中的均匀分散和电磁屏蔽效能的提高，也显著降低导电粒子的用量，节约成本。本专利技术中采用的是羧基化多壁碳纳米管，与未处理的多壁碳纳米管相比性能优异。未处理的多壁碳纳米管表面存在惰性，导致其与PP之间的作用力较小。而羧基化多壁碳纳米管由于具有较多的极性官能团，与PP分子间的作用力增强。有利于c-MWCNTs/PP导电纤维网中导电网络的构筑和导电性能的稳定，最终可显著提高PP薄膜的电磁屏蔽性能。文献中有关纳米粒子与聚合物混合通过超声波分散的报道，需要选择合适的溶剂将聚合物溶解，并通过超声分散的方法将纳米粒子均匀分散于聚合物的溶液中，最终通过溶剂的挥发，得到聚合物/纳米粒子复合材料。本专利技术在制备c-MWCNTs/PP导电复合纤维网步骤中采用超声波分散的方法，目的是使羧基化多壁碳纳米管直接附着在发生适当溶胀的PP熔喷无纺布上，不同于以往的超声震荡法（以往超声震荡后，溶剂要挥发，留下溶质成为产品），是对传统超声震荡法的创造性拓展运用。此外，在利用超声波分散的方法制备PP导电复合纤维网时，需要在特定的温度下进行，使熔喷PP纤维网发生适当溶胀，有利于纳米粒子进入分子之间，提高了纳米粒子和PP纤维网的结合力。有利于c-MWCNTs/PP导电纤维网中导电网络的构筑和导电性能的稳定，最终可显著提高PP薄膜的电磁屏蔽性能。这在过去的研究中尚未见报道。将PP导电纤维网与PP膜进行热压成“三明治”结构的PP电磁屏蔽薄膜时，严格控制真空压膜机上模板和下模板的温度均为220-240℃，压力为1400-1700N，目的是使PP导电纤维网刚好熔融并与上下两层PP聚合物膜复合成一张均匀的PP电磁屏蔽薄膜。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是电磁屏蔽PP薄膜的应力-应变曲线图。图2是电磁屏蔽效率随羧基化多壁碳纳米管浓度变化图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术所采用的主要仪器的名称，型号和产地等信息都在表1中详细列出。表1：名称型号生产厂家真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁屏蔽PP薄膜的制备方法，其特征在于步骤如下：（1）以聚丙烯为原料，利用熔喷纺丝技术制备PP无纺布；（2）将羧基化多壁碳纳米管加入到溶剂中，制备混合溶液，将混合溶液放入超声波清洗仪中，于50‑75 ℃水浴中超声震荡60‑90 min，得到分散液；（3）将步骤（1）中制备的PP无纺布置于步骤（2）中得到的分散液中，超声震荡1‑3 min后取出，在50‑70 ℃烘箱中烘干5‑10 min，得到c‑MWCNTs/PP复合导电纤维网；（4）将步骤（3）得到的c‑MWCNTs/PP复合导电纤维网置于两块PP薄膜之间，利用真空压膜机压制成电磁屏蔽PP薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种电磁屏蔽PP薄膜的制备方法，其特征在于步骤如下：（1）以聚丙烯为原料，利用熔喷纺丝技术制备PP无纺布；（2）将羧基化多壁碳纳米管加入到溶剂中，制备混合溶液，将混合溶液放入超声波清洗仪中，于50-75℃水浴中超声震荡60-90min，得到分散液；（3）将步骤（1）中制备的PP无纺布置于步骤（2）中得到的分散液中，超声震荡1-3min后取出，在50-70℃烘箱中烘干5-10min，得到c-MWCNTs/PP复合导电纤维网；（4）将步骤（3）得到的c-MWCNTs/PP复合导电纤维网置于两块PP薄膜之间，利用真空压膜机压制成电磁屏蔽PP薄膜。2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽PP薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中熔喷纺丝技术制备PP无纺布的工艺参数为：螺杆挤出机的设定温度为1区175-185℃，2区215-225℃，3区225-245℃，4区235-250℃，5区230-240℃；熔喷模头的温度为230-235℃；计量泵的温度为230-250℃，计量泵转速为230-235r/min；牵伸热风的风温和风压分别为230-250℃和8...

【专利技术属性】
技术研发人员：石素宇，闫新，王利娜，崔彭超，赵兴春，王怡丰，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南,41