一种木质素基柔性电磁屏蔽材料制造技术

提供一种木质素改性的电磁屏蔽材料，其制备原料包括：木质素改性的聚氨酯、石墨、金属屏蔽材料。其中，所述木质素改性聚氨酯为异氰酸酯、多元醇和木质素在催化剂作用下原位聚合得到木质素改性聚氨酯低聚物。再于低聚物中加入改性铁粉和石墨，在一定条件下进行固化干燥，得到木质素改性的电磁屏蔽材料。所述电磁屏蔽材料是具有宽频率吸收范围和高效率电磁屏蔽的材料，在微波暗室、微波通讯信息、电磁防护、便携式移动设备等方面有非常广泛的应用。

A Lignin-based Flexible Electromagnetic Shielding Material

An electromagnetic shielding material modified by lignin is provided. The raw materials for preparing the electromagnetic shielding material include lignin modified polyurethane, graphite and metal shielding material. The lignin modified polyurethane is isocyanate, polyol and lignin in situ polymerized under the action of catalyst to obtain lignin modified polyurethane oligomer. Modified iron powder and graphite were added to oligomers and cured under certain conditions to obtain lignin-modified electromagnetic shielding materials. The electromagnetic shielding material is a material with wide frequency absorption range and high efficiency of electromagnetic shielding. It is widely used in microwave anechoic chamber, microwave communication information, electromagnetic protection, portable mobile devices, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种木质素基柔性电磁屏蔽材料
本专利技术属于电磁屏蔽材料
，具体涉及一种基于木质素、聚氨酯、石墨和金属屏蔽材料的柔性电磁屏蔽材料及其制备方法。
技术介绍
随着现代科技水平的提高，大量电子产品相继进入日常生活当中，极大满足了人类的生活需求。然而研究发现，电子设备在使用过程中会产生不同频率的电磁波，这些电磁波在空间汇讯形成电磁辐射和电磁干扰，不仅影响了其它电子产品的正常运作，而且对人体具有潜在的危害。与此同时国际军事装备的竞争日趋激烈，随着新型雷达和探测器的问世，军事武器、装备以及突防能力等都面临着巨大的威胁。电磁屏蔽材料能够保护军事机密，改善武器装备的电磁兼容性能，并且能够改善电磁辐射、电磁泄露所造成的环境污染，在微波暗室，微波通讯信息，电磁防护等民用领域也得到广泛应用。现有技术中，电磁屏蔽材料通常以刚性固体或橡胶为基体，以金属系、金属氧化物系、碳系为填料来制备电磁屏蔽材料，柔性电磁屏蔽材料较少。聚氨酯作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨、具有良好柔性等特性的高分子材料，在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用，而聚氨酯用做电磁屏蔽材料大多数是聚氨酯发泡材料，不是聚氨酯柔性材料。石墨作为碳系的电磁屏蔽材料具有来源广，价格低廉，导电能力强而被广泛使用，而还原性铁粉是用氢气高温下还原三氧化二铁得到，还原性特别强，性质非常活泼，即常说的“打火石”，具有非常强的电磁损耗而被用与电磁屏蔽材料中。不可再生能源日益枯竭，并带来的严峻的环境问题，因此发展低污染的可再生能源迫在眉睫。生物质能源作为可再生能源，能够平衡能源的需求而越来越受到人们的重视。其中木质素具有来源广泛、价格低廉而且环境友好，同时生物相容性好，可降解等优点，被称为最具应用潜力的生物质材料，然而现有技术中没有木质素用于电磁屏蔽材料的报道。目前大部分电磁屏蔽材料是通过碳纳米管和石墨烯等碳材料与有机基体进行简单的共混或者改性之后共混得到，这几种方法制备的电磁屏蔽材料的屏蔽性能在特定的频率范围内很强，但是屏蔽频率宽度窄，而且这种方法成本高昂，实用性不强，如何解决电磁屏蔽频率窄，制作成本高昂，实用性不强是电磁屏蔽材料发展的关键问题。
技术实现思路
为了解决前述电磁屏蔽频率窄、电磁屏蔽效果有待提高、成本高昂的问题，本专利技术预料不到地专利技术了一种基于木质素、聚氨酯、石墨和金属屏蔽材料构成的电磁屏蔽材料。本专利技术提供的木质素基的电磁屏蔽材料，其制备原料包括：木质素改性的聚氨酯、石墨、金属屏蔽材料。其中，所述木质素改性聚氨酯为异氰酸酯、多元醇和木质素在催化剂作用下原位聚合得到木质素改性聚氨酯低聚物。所述电磁屏蔽材料为前述木质素改性聚氨酯低聚物中加入改性铁粉和石墨得到。优选地，以木质素改性的聚氨酯、石墨和金属屏蔽材料的总质量计，在低频范围9.4-10GHz，木质素质量含量为18-21％，此时，吸波效率达到99％；在高频范围22-26.5GHz，木质素质量含量3-6％，吸波效率达到99％，拉伸强度大于10MPa。优选的，石墨和金属屏蔽材料的用量范围分别为3-12％。所述异氰酸酯没有特别限制，优选为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(HXDI)、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、四亚甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、2,5(2,6)-二(异氰酸酯)二环[2.2.1]庚烷(NBDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)，从柔韧性的角度更优选为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，从成本的角度优选甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。所述多元醇没有特别限制，优选为聚酯多元醇，包括聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇、聚-ε-己内酯二醇、聚碳酸1,6-已-醇酯二醇等；聚醚多元醇优选为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯蓖麻油多元醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇等；环氧树酯，包括EP-12、EP-13、EP-16、EP-20等；蓖麻油；丙烯酸树酯；聚烯二醇，包括聚丁二烯二醇、聚丁二烯丙烯腈共聚二醇。更优选为聚乙二醇(PEG)。所述的石墨没有特别的限制，可以是天然石墨、人造石墨、块状石墨、鳞片石墨。所述的金属屏蔽材料没有特别的限制，可以铁粉、钴粉、镍粉、三氧化二铁粉、四氧化三铁粉、更优选为还原铁粉和四氧化三铁粉。还更优选的，所述金属屏蔽材料为硅烷偶联剂表面处理改性金属屏蔽材料。所述的木质素没有特别的限制，可以是工业级纯度不高的木质素，也可以是纯度很高的木质素，木质素本身也可以是有机溶剂木质素、碱木质素、磺酸盐木质素，更优选为有机溶剂木质素。所述的催化剂没有特别的限制，包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、油酸亚锡、二-2-乙基己酸二丁基锡、氯化三丁基锡、三氯化丁基锡。所述的硅烷偶联剂没有特别的限制，包括KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171。本专利技术还提供一种前述电磁屏蔽材料的制备方法，包括步骤：1)由异氰酸酯、聚醚多元醇和木质素在催化剂作用下原位聚合得到木质素改性聚氨酯预聚物；2)在所述木质素化学改性聚氨酯预聚物的反应体系中，加入石墨、金属屏蔽材料，混合，继续反应使得所述木质素改性聚氨酯预聚物进一步反应生成木质素改性聚氨酯预聚物；3)固化，干燥，得到所述电磁屏蔽材料。优选的，上述制备方法包括如下步骤：(1)制备硅烷偶联剂改性铁粉：将硅烷偶联剂、去离子水、甲醇混合后超声分散，加入铁粉，继续搅拌并干燥；(2)电磁屏蔽材料制备：将N-N二甲基甲酰氨、异氰酸酯聚醚多元醇、木质素混合后搅拌溶解，再加入催化剂进行聚合反应，得到木质素改性的聚氨酯预聚物；然后向该木质素改性的聚氨酯预聚物中加入石墨和步骤(1)硅烷偶联剂改性铁粉，最后固化，干燥，从而得到所述电磁屏蔽材料。优选的，所述异氰酸酯为HDI，则木质素改性的聚氨酯预聚物的制备步骤为：将N-N二甲基甲酰氨和异氰酸酯混合后搅拌5～10分钟，混合温度可以为10-25℃，向其中加入聚醚多元醇、木质素和催化剂，再升温到70～80℃搅拌反应20～30分钟。优选的，所述异氰酸酯为MDI，则木质素改性的聚氨酯预聚物的制备步骤为：将N-N二甲基甲酰氨和异氰酸酯混合后搅拌5～10分钟，混合温度可以为10-25℃，向其中加入聚醚多元醇、木质素和催化剂，油浴通氮气下升温到60～70℃反应15～20分钟，再升温到70～80℃反应10～20分钟。优选的，所述异氰酸酯为TDI，则木质素改性的聚氨酯预聚物的制备步骤为：将N-N二甲基甲酰氨和异氰酸酯混合后搅拌5～10分钟，混合温度可以为10-25℃，向其中加入聚醚多元醇、木质素和催化剂，油浴通氮气下升温到80～85℃，反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质素基的电磁屏蔽材料，其制备原料包括：木质素改性的聚氨酯、石墨、金属屏蔽材料。

【技术特征摘要】
1.一种木质素基的电磁屏蔽材料，其制备原料包括：木质素改性的聚氨酯、石墨、金属屏蔽材料。2.权利要求1所述的电磁屏蔽材料，其中，所述木质素改性聚氨酯为异氰酸酯、多元醇和木质素在催化剂作用下原位聚合得到木质素改性聚氨酯低聚物，所述电磁屏蔽材料为前述木质素改性聚氨酯低聚物中加入改性铁粉和石墨得到。3.权利要求1或2所述的电磁屏蔽材料，优选地，以木质素改性的聚氨酯、石墨和金属屏蔽材料的总质量计，在低频范围9.4-10GHz，木质素质量含量为18-21％，此时，吸波效率达到99％；在高频范围22-26.5GHz，木质素质量含量3-6％，吸波效率达到99％，拉伸强度大于10MPa。4.权利要求1-3任一项所述的电磁屏蔽材料，以木质素改性的聚氨酯、石墨和金属屏蔽材料的总质量计，优选的，石墨和金属屏蔽材料的用量范围分别为3-12％。5.权利要求1-4任一项所述的电磁屏蔽材料，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(HXDI)、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、四亚甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、2,5(2,6)-二(异氰酸酯)二环[2.2.1]庚烷(NBDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)中的一种或几种，从柔韧性的角度更优选为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，从成本的角度优选甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；所述多元醇选自聚酯多元醇，优选聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇、聚-ε-己内酯二醇、聚碳酸1,6-已-醇酯二醇等；聚醚多元醇优选为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯蓖麻油多元醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇等；环氧树酯，优选EP-12、EP-13、EP-16、EP-20等；蓖麻油；丙烯酸树酯；聚烯二醇，包括聚丁二烯二醇、聚丁二烯丙烯腈共聚二醇，更优选为聚乙二醇(PEG)；所述的石墨可以是天然石墨、人造石墨、块状石墨或鳞片石墨；所述的金属屏蔽材料可以是铁粉、钴粉、镍粉、三氧化二铁粉、四氧化三铁粉，更优选为还原铁粉或四氧化三铁粉；还更优选的，所述金属屏蔽材料为硅烷偶联剂表面处理改性金属屏蔽材料；所述的木质素选自有机溶剂木质素、...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼微，张佳，张玉美，赵麒，刘佰军，张明耀，张会轩，朱广山，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22