本发明专利技术公开了一种轻质高导电高电磁屏蔽的复合材料及其制备方法。其特点是将开孔泡沫置于温度25～70℃、浓度0.0002～17.7g/L的活化溶液中进行表面活化0.5min～12h。再将活化后的泡沫放入浓度2～30g/L金属镀层化合物溶液中浸泡3～30min，通过化学还原沉积，让骨架表面吸附一层金属微粒，使泡沫具有导电性，然后将上述泡沫放入浓度3～60g/L的金属离子化合物溶液中，经0.5～12h电化学沉积，使金属微粒包覆在泡沫骨架上，形成连续的金属层，取出干燥，获得轻质高导电高电磁屏蔽的复合材料。其骨架与金属层的粘接性好，密度不超过0.2g/cm3，表面电阻率最低为0.01Ω·cm，在0.05～18GHz频率范围内最高电磁屏蔽效能达98dB，平均超过80dB。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。其特点是将开孔泡沫置于温度25～70℃、浓度0.0002～17.7g/L的活化溶液中进行表面活化0.5min～12h。再将活化后的泡沫放入浓度2～30g/L金属镀层化合物溶液中浸泡3～30min，通过化学还原沉积，让骨架表面吸附一层金属微粒，使泡沫具有导电性，然后将上述泡沫放入浓度3～60g/L的金属离子化合物溶液中，经0.5～12h电化学沉积，使金属微粒包覆在泡沫骨架上，形成连续的金属层，取出干燥，获得轻质高导电高电磁屏蔽的复合材料。其骨架与金属层的粘接性好，密度不超过0.2g/cm3，表面电阻率最低为0.01Ω·cm，在0.05～18GHz频率范围内最高电磁屏蔽效能达98dB，平均超过80dB。【专利说明】
本专利技术涉及，属于电磁屏蔽高分子材料领域。
技术介绍
电子设备的普及给人们生活创造了便利，同时也带来了不容忽视的负面影响。研究表明，高电磁辐射不仅会干扰附近其它电子系统正常工作，还会引起信息传播的泄露。因此，开发高电磁屏蔽性能材料非常必要。 许多特殊行业的快速发展，如航空航天，对电磁屏蔽材料提出了苛刻的要求。除强调屏蔽性能优异外，还需降低材料的密度以减轻自重，提高有效载荷。目前，用于导电、电磁屏蔽的轻质材料主要包括泡沫金属、高分子导电复合泡沫两种。 导电泡沫金属是指以金属基体经过发泡而形成的内部含大量孔洞的金属材料。泡沫金属的研究较多。张灵振等人(硅酸盐通报(增刊)，2009，28:157-159)以电沉积法制备了泡沫镍后，并在其空隙内生长纳米棒状氧化铁，制备出氧化铁泡沫镍复合材料，测试表明该复合材料在12.4?18GHz范围内的电磁屏蔽效能达33dB。项苹等人(金属功能材料，2008,15:12-18)采用加压渗流法制备了一系列不同孔径、不同厚度的开孔泡沫铝，发现在50?1050MHz频率范围内电磁屏蔽效达75dB。泡沫金属虽然具有多孔性且孔隙率较高、质轻、导电、导热、电磁屏蔽的特性，但其质脆，制备工艺复杂，在使用过程中必须与其他材料复合，否则会出现泡沫骨架坍塌的现象，从而影响其导电和电磁屏蔽性能。 高分子导电复合泡沫一般采用原位复合方法，将导电填料掺入树脂基体中然后再发泡制得。作为导电填料的材料有碳系填料，如碳纳米管、导电炭黑、石墨、石墨烯、碳纤维；金属系填料，如金属纳米线、金属纳米微粒；导电聚合物，如聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺。中国专利200610021286.7将纳米碳管分散到多元醇中，然后原位聚合生成聚氨酯，并发泡成型。该方法制备的导电泡沫密度为0.03?0.3g/cm3,电阻率最低为10 Ω.cm,未研究其电磁屏蔽性能。Marcelo Antunes等(Carbon, 2011,49:708-717)利用化学发泡法制备了碳纳米纤维填充聚丙烯复合泡沫的导电性能。H.B.Zhang等(ACS Appl.Mater.1nterfaces, 2011,3:918-924)利用超临界二氧化碳发泡法制备了石墨烯填充聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合泡沫，并研究了其电磁屏蔽性能。石墨烯含量为1.8wt%时的PMMA复合泡沫在8?12GHz频率范围内为 13 ?19dB。Y.L.Yong 等(Nano letters, 2005,11:2131-2134)制备碳纳米管填充聚苯乙烯(PS)复合泡沫。研究发现，在8.2?12.4GHz频率范围内，7被％碳纳米管填充PS复合泡沫的电磁屏蔽效能平均为20dB。以上这些研究结果突出表明，采用添加导电填料的原位发泡法制备的导电、电磁屏蔽泡沫，性能都很不理想。导电填料添加量大，显著增加泡沫密度，同时达到的导电、电磁屏蔽性能都不够高，很难满足对高导电、高电磁屏蔽材料的需求。 根据Schelkunoff电磁屏蔽理论,材料的电磁屏蔽效能由电磁波反射损耗(dB)、吸收损耗(dB)、多次反射损耗(dB)三部分的综合。一般来说材料的导电性越好，反射损耗就越大；导磁性越好，则吸收损耗就越大。若想大幅度提高材料的电磁屏蔽性能，应尽可能提高材料的导电性。如果仍然沿用添加导电填料的思路，势必要增加导电填料的含量以获得足够完善的导电通路。但制备轻质发泡材料时，由于填料与基体间的作用力弱，过高的填料含量不仅会对泡沫的泡孔结构产生影响，还会大幅度降低泡沫的力学性能。也有研究为保持泡沫的本身结构，而采用将导电填料粘附于泡沫骨架上的方法来制备导电泡沫。中国专利技术专利201310008327.9将不同泡沫基体置于含纳米银线和粘结剂的分散液中，除去溶剂使得纳米银线沉积在泡沫上，制备出导电率大于200S/m的轻质(0.003g/cm3)导电泡沫，这种方法用到的纳米银线价格非常昂贵，所述的制备过程也较复杂，实际推广存在很大难度。因此,如何协调好材料质量、性能和成本之间的关系,进而开发出轻质、高性能且低成本的电磁屏蔽复合材料是当前迫待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术不足而提供，其特点是以开孔的泡沫材料为基体，采用化学还原沉积和电化学沉积相结合的方法将金属沉积在泡沫骨架上形成连续导电金属薄层，制备出轻质、高导电、高电磁屏蔽的复合材料。 本专利技术由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。 轻质高导电高电磁屏蔽的复合材料由开孔泡沫材料和包覆在泡沫骨架上的连续导电金属薄层制成。 所述开孔的泡沫材料为三聚氰胺甲醒(Melamine formaldehyde)泡沫、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)泡沫、聚乙烯(PE)泡沫、聚氯乙烯(PVC)泡沫或三元乙丙橡胶泡沫(EPDM)泡沫中的任一种，开孔泡沫的密度为0.008?0.2g/cm3。 所述连续导电金属薄层为银、铜、镍、铬和金中至少一种，金属薄层含量为复合材料总质量的60?80%。 所述的轻质高导电高电磁屏蔽的复合材料的制备方法包括以下步骤: 将开孔泡沫置于温度为25?70°C、浓度为0.0002?17.7g/L的活化溶液中进行表面活化0.5min?12h，再将活化后的泡沫放入浓度为2?30g/L，温度为40?90°C金属镀层化合物溶液中浸泡3?30min，通过化学还原沉积的方式让骨架表面吸附一层金属微粒，使泡沫具有导电性，然后利用电化学沉积方法，经过0.5?12h沉积，使金属微粒包覆在泡沫骨架上，从而形成连续的金属层，再取出干燥，获得轻质高导电高电磁屏蔽的复合材料。 所述活化溶液为含有钮、锡、银、铬和金的化合物中的至少一种。 所述化学还原沉积时，金属化合物的镀层溶液由金属离子化合物水溶液和相应的还原剂组成:金属离子化合物为含银、铜、镍、铬和金化合物中的至少一种，金属离子化合物水溶液浓度为2?30g/L ;相应的还原剂为葡萄糖、甲醛、乙醛、碱金属硼氢化物、二甲基胺基硼烷、水合肼、硫脲、L-抗坏血酸、次磷酸钠和二羟基乙酸中的至少一种。 所述电化学沉积时，金属离子化合物为银、铜、镍、铬和金离子化合物中的至少一种，金属离子化合物溶液的浓度为3?60g/L。 结构表征与性能测试: 1、采用四探针电阻率测试仪器(SIGNATONE，USA)，对实例I中制备的三聚氰胺甲醛轻质电磁屏蔽复合材料进行了导电性测试。 结果表明:该轻质电磁屏蔽复合材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轻质高导电高电磁屏蔽的复合材料，其特征在于该复合材料由开孔泡沫材料和包覆在泡沫骨架上的连续导电金属薄层制成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：包建军，徐雨，孙杨宣，徐文娇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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