一种泡沫金属掺杂石墨烯‑聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种泡沫金属掺杂石墨烯‑聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法，该电磁屏蔽材料包括泡沫金属和石墨烯‑聚苯胺层，具体制备方法为：将苯胺单体与泡沫金属相混合静置，将一份樟脑磺酸溶液中，记为混合物A；将氧化剂和氧化石墨烯溶液加入另等份的樟脑磺酸溶液中，记为溶液B；将溶液B缓慢滴入混合物A中，在‑10‑0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为1‑6h，反应完毕后，将表面修饰有掺杂石墨烯‑聚苯胺的泡沫金属从反应液中取出，使用去离子水和无水乙醇反复洗涤，干燥后，得到泡沫金属掺杂石墨烯‑聚苯胺电磁屏蔽材料。本发明专利技术采用原位聚合方法制备，方法简单，成本低，效率高，制备的复合材料质量轻，电磁波吸收率高，无电磁波二次污染。

A kind of foam metal doped graphene polyaniline electromagnetic shielding material and preparation method thereof

The invention provides a foam metal doped graphene polyaniline electromagnetic shielding material and preparation method thereof, the electromagnetic shielding materials including metal foam and graphene polyaniline layer, specific preparation method is as follows: the aniline monomer and foam metal mixed static, a camphor sulfonic acid solution, denoted as A mixture solution; camphor sulfonic acid oxidizing agents and graphene oxide solution into other parts, denoted as B solution B; the solution slowly drops into the mixture of A, oxidative polymerization in 10 0 DEG C, the reaction time is 1 6h, after the reaction, the surface modification of metal foam with doped graphite graphene polyaniline removed from the reaction solution, using deionized water and anhydrous ethanol after repeated washing, drying, foam metal doped graphene polyaniline electromagnetic shielding materials. The invention is prepared by in situ polymerization method with simple method, low cost and high efficiency. The composite material prepared has the advantages of light weight, high electromagnetic wave absorptivity and no two pollution of electromagnetic wave.

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法
本专利技术属于聚苯胺材料
，具体涉及一种泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法。
技术介绍
金属泡沫材料是金属基体中含有一定数量、孔径和孔隙率的金属材料，金属泡沫材料可分为胞状金属、多孔金属和泡沫金属，其中，胞状金属为闭口结构，多孔金属和泡沫金属为开孔结构，而泡沫金属的孔隙率大于90％。泡沫金属是近年来发展起来的一种新型多功能结构材料，泡沫金属具有密度小、孔隙率高、比表面积大、可透过流体等结构特征，而且具有隔音、隔热、防震、耐冲击、优良的电学性能和可回收性等特点，在航空航天、交通等领域具有潜在的用途。泡沫金属具有良好的导电性能，三维连通的多孔结构使得电磁波入射到孔洞中时产生多次反射和散射损耗，在一定波段内具有与实体金属板相当的电磁屏蔽效能，但是目前泡沫金属在电磁屏蔽材料的研究并不多见。中国专利CN100577715C公开的一种电磁屏蔽高分子复合材料，该电磁屏蔽高分子复合材料主要由泡沫金属与高分子材料复合而成，泡沫金属为孔隙率75％以上的泡沫镍、泡沫铜和泡沫铁，高分子材料为ABS、PE、氯化橡胶和单组份丙烯酸树脂或者环氧树脂，该复合材料可以是以泡沫金属片材或者卷材作为基体骨架其间填满高分子材料的实体材料，是直接将泡沫金属作为基体浇筑或者模压高分子材料或者橡胶，制成致密的电磁屏蔽片材或者卷材。该复合材料中高分子材料与泡沫金属制件结合力小，高分子材料充满整个孔隙，降低了内部孔洞的散射和反射效率。中国专利CN103436939B公开的泡沫金属-石墨烯复合材料及其制备方法，将石墨烯和电解质加入有机溶剂中形成电泳液，以泡沫金属作为基体，经电泳沉积得到泡沫金属-石墨烯复合材料。该产品采用电泳方法制备，复合材料中石墨烯的含量少，成本高，电泳方法制备效率低，不适合工业化生产。聚苯胺由于原料易得，合成方法简单，结构多样，导电率较高及环境稳定性好等特点，在电磁屏蔽领域具有巨大的使用价值和广阔的应用前景，聚苯胺材料与其他材料复合可赋予电磁屏蔽材料更优的综合性能，具有较好的市场前景。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料及其制备方法，采用化学原位聚合的方法，将石墨烯-聚苯胺附着于泡沫金属的表面，制备得到比重轻，电磁波吸收率高的电磁屏蔽材料，而且制备方法简单，效率高，成本低，适合于工业化生产。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料，所述泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料包括基材和修饰层，所述基材为泡沫金属，所述修饰层为石墨烯-聚苯胺层，所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铝或者泡沫银，所述沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料是采用原位化学氧化聚合法制备的。作为上述技术方案的优选，所述泡沫金属的孔隙密度为10-140PPI。本专利技术还提供一种泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：(1)配置樟脑磺酸溶液，将其均匀分成两份，备用；(2)称取适量的苯胺单体与泡沫金属相混合，静置30min，将其加入其中一份樟脑磺酸溶液中，记为混合物A；称取适量氧化剂和氧化石墨烯溶液加入另一份樟脑磺酸溶液中，记为溶液B；(3)将溶液B缓慢滴入混合物A中，在-10-0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为1-6h，反应完毕后，将表面修饰有掺杂石墨烯-聚苯胺的泡沫金属从反应液中取出，使用去离子水和无水乙醇反复洗涤，干燥后，得到泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，樟脑磺酸溶液的含量为0.5-2mol/L。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铝或者泡沫银，所述泡沫金属的孔隙密度为10-140PPI。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，所述泡沫金属相为片材或者卷材。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，混合物A中泡沫金属的含量为0.005-0.1g/mL，泡沫金属和苯胺单体的质量比为1-2:4-1。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，混合物B中氧化剂的含量为0.06-0.77g/mL，所述氧化剂为质量比为0.38-1.55的过硫酸铵和重络酸钾的混合物。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，混合物B中氧化石墨烯溶液的含量为10-20mg/mL。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料的厚度为0.4-1.2mm的薄片。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术制备的泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料包括泡沫金属和石墨烯-聚苯胺层，采用化学原位聚合的方法，在泡沫金属表面修饰石墨烯-聚苯胺层，电磁波在泡沫金属的内部孔洞中发生有效反射，同时泡沫金属表面修饰的石墨烯-聚苯胺层可以有效的吸收和衰减电磁波，将反射与吸收两者有效的结合，提高材料的电磁屏蔽效能。(2)本专利技术制备的泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料中石墨烯-聚苯胺层是采用原位聚合法形成，是在泡沫金属和石墨烯的表面原位生长聚苯胺，聚苯胺将石墨烯包覆附着于泡沫金属的表面，且石墨烯和聚苯胺都为短簇状，有利于增大比表面积，更有利于提高电磁屏蔽能力。(3)本专利技术制备的泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料既具有泡沫金属轻质多孔、比表面积大和传导性能好的结构优势，又拥有石墨烯的尺寸特性，还具有聚苯胺的电磁吸收性能，使制备的复合材料的综合性能优异。(4)本专利技术制备方法简单，可操作性强，成本低廉，生产效率高，有利于工业化大面积生产。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1：配置1.5mol/L40mL樟脑磺酸溶液，将其均匀分成两份。称取适量的苯胺单体与孔隙密度为130PPI的泡沫铝相混合，静置30min，将其加入其中一份樟脑磺酸溶液中，记为混合物A，其中泡沫金属的含量为0.06g/mL，苯胺单体的含量为0.12g/mL；称取3.38g过硫酸铵和4.36g重络酸钾和氧化石墨烯溶液加入另一份樟脑磺酸溶液中，记为溶液B，其中氧化石墨烯溶液的含量为10mg/mL。将溶液B缓慢滴入混合物A中，在0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为4h，反应完毕后，将表面修饰有掺杂石墨烯-聚苯胺的泡沫金属从反应液中取出，使用去离子水和无水乙醇反复洗涤，干燥后，得到泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料。实施例2：配置1.5mol/L40mL樟脑磺酸溶液，将其均匀分成两份。称取适量的苯胺单体与孔隙密度为130PPI的泡沫镍相混合，静置30min，将其加入其中一份樟脑磺酸溶液中，记为混合物A，其中泡沫金属的含量为0.06g/mL，苯胺单体的含量为0.12g/mL；称取3.38g过硫酸铵和4.36g重络酸钾和氧化石墨烯溶液加入另一份樟脑磺酸溶液中，记为溶液B，其中氧化石墨烯溶液的含量为20mg/mL。将溶液B缓慢滴入混合物A中，在0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为4h，反应完毕后，将表面修饰有掺杂石墨烯-聚苯胺的泡沫金属从反应液中取出，使用去离子水和无水乙醇反复洗涤，干燥后，得到泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料。实施例3：配置1.5mol/L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泡沫金属掺杂石墨烯‑聚苯胺电磁屏蔽材料，其特征在于：所述泡沫金属掺杂石墨烯‑聚苯胺电磁屏蔽材料包括基材和修饰层，所述基材为泡沫金属，所述修饰层为石墨烯‑聚苯胺层，所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铝或者泡沫银，所述沫金属掺杂石墨烯‑聚苯胺电磁屏蔽材料是采用原位化学氧化聚合法制备的。

【技术特征摘要】
1.一种泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料，其特征在于：所述泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料包括基材和修饰层，所述基材为泡沫金属，所述修饰层为石墨烯-聚苯胺层，所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铝或者泡沫银，所述沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料是采用原位化学氧化聚合法制备的。2.根据权利要求1所述的一种泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料，其特征在于：所述泡沫金属的孔隙密度为10-140PPI。3.一种泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配置樟脑磺酸溶液，将其均匀分成两份，备用；(2)称取适量的苯胺单体与泡沫金属相混合，静置30min，将其加入其中一份樟脑磺酸溶液中，记为混合物A；称取适量氧化剂和氧化石墨烯溶液加入另一份樟脑磺酸溶液中，记为溶液B；(3)将溶液B缓慢滴入混合物A中，在-10-0℃下发生氧化聚合反应，反应时间为1-6h，反应完毕后，将表面修饰有掺杂石墨烯-聚苯胺的泡沫金属从反应液中取出，使用去离子水和无水乙醇反复洗涤，干燥后，得到泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料。4.根据权利要求3所述的一种泡沫金属掺杂石墨烯-聚苯胺电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，樟脑磺酸溶液的含量为0.5-2mol/L。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，
申请(专利权)人：东莞市佳乾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44