一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：0.1份聚乙烯醇；0.45～0.55份氧化石墨烯；9～23份石墨烯微片；60.4～71.4份环氧树脂；16～19份固化剂。在本发明专利技术中，聚乙烯醇会交联氧化石墨烯，能够为环氧树脂基电磁屏蔽复合材料提供坚固稳定三维网络多孔结构，使高导电的石墨烯微片沿着网络均一排布，在环氧树脂基体内形成有效导电通路，极大提高了对入射电磁波的多次吸收、反射和内散射，进而有效提高了环氧树脂基电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽性能。

Epoxy resin based electromagnetic shielding composite material and preparation method thereof

The present invention provides an epoxy resin-based electromagnetic shielding composite material, which is prepared from the following components: 0.1 phr polyvinyl alcohol; 0.45-0.55 phr graphene oxide; 9-23 phr graphene microchip; 60.4-71.4 phr epoxy resin; 16-19 phr curing agent. In the invention, polyvinyl alcohol crosslinks graphene oxide, which can provide a solid and stable three-dimensional network porous structure for epoxy resin-based electromagnetic shielding composites. The high conductive graphene microplates are uniformly arranged along the network, forming an effective conductive path in the epoxy resin matrix, greatly improving the incidence of electromagnetic waves. Secondary absorption, reflection and internal scattering can effectively improve the electromagnetic shielding performance of epoxy resin-based electromagnetic shielding composites.

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂具有优异的机械性能、化学稳定性、收缩率低、易成型加工和成本低廉等优点，在机械化工、电子电气和航空航天等领域有广泛的应用。然而，环氧固化物的电磁屏蔽性能差(屏蔽效能仅为1dB)，为进一步拓展其在航空航天材料、汽车工业和便携式电子设备领域等场合的应用，提升环氧树脂的电磁屏蔽性能是技术关键。目前，国内外大多采用填充高导电填料来提升环氧树脂基体的电磁屏蔽性能。但传统方法制备的填充型环氧树脂基电磁屏蔽复合材料，大多通过导电填料与环氧树脂基体共混制备而得。然而，由于导电填料与环氧树脂基体界面相容性差、易团聚和无法形成有效的三维网络多孔结构等缺点，复合材料很难获得优异的电磁屏蔽性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料及其制备方法，本专利技术提供的环氧树脂基电磁屏蔽复合材料具有优异的电磁屏蔽性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：0.1份聚乙烯醇；0.45～0.55份氧化石墨烯；9～23份石墨烯微片；60.4～71.4份环氧树脂；16～19份固化剂。优选地，所述石墨烯微片的粒径为25～30μm，堆积密度为0.2～0.25g/cm3。本专利技术提供了上述技术方案所述环氧树脂基电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇、氧化石墨烯、石墨烯微片和水混合，依次进行超声和搅拌，得到反应物料；将所述反应物料冷冻干燥后进行热还原反应，得到二元杂化三维网络多孔石墨烯；将环氧树脂和固化剂的混合物料浇注到所述二元杂化三维网络多孔石墨烯中，依次进行脱泡和固化，得到环氧树脂基电磁屏蔽复合材料。优选地，所述聚乙烯醇与水的质量比为0.1：(90～110)。优选地，所述超声的功率为400～500W，时间为25～35min；所述搅拌的转速为350～450rpm，时间为10～14h。优选地，所述冷冻干燥的温度为-45～-55℃，真空度为0.08～0.12Pa，时间为44～52h。优选地，所述热还原反应在氮气和氢气的氛围下进行；所述氮气和氢气的体积比为(90～100)：5。优选地，所述热还原反应的温度为430～470℃，时间为1.5～2.5h。优选地，所述脱泡为真空脱泡；所述真空脱泡的温度为90～110℃，时间为50～70min，真空度为-0.08～-0.12MPa。优选地，所述固化的温度为110～130℃，时间为4～6h。本专利技术提供了一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：0.1份聚乙烯醇；0.45～0.55份氧化石墨烯；9～23份石墨烯微片；60.4～71.4份环氧树脂；16～19份固化剂。在本专利技术中，聚乙烯醇会交联氧化石墨烯，能够为环氧树脂基电磁屏蔽复合材料提供坚固稳定三维网络多孔结构，使高导电的石墨烯微片沿着网络均一排布，在环氧树脂基体内形成有效导电通路，极大提高了对入射电磁波的多次吸收、反射和内散射，进而有效提高了环氧树脂基电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽性能。实施例的实验结果表明，本专利技术提供的环氧树脂基电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽性能达27～51dB，显著高于纯环氧树脂的电磁屏蔽性能(1dB)，能够满足现有电子设备对电磁屏蔽性能的要求。此外，本专利技术提供了所述环氧树脂基电磁屏蔽复合材料的制备方法，操作简单、适于规模化生产。附图说明图1为实施例1制备的3DGNPs/TGO的扫描电镜图。具体实施方式本专利技术提供了一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：0.1份聚乙烯醇；0.45～0.55份氧化石墨烯；9～23份石墨烯微片；60.4～71.4份环氧树脂；16～19份固化剂。在本专利技术中，按重量份数计，制备所述环氧树脂基电磁屏蔽复合材料的原料包括0.1份聚乙烯醇(PVA)。在本专利技术中，所述聚乙烯醇的重均分子量优选为200000～210000，更优选为204000～206000。在本专利技术中，以所述聚乙烯醇的重量份数为基准，制备所述环氧树脂基电磁屏蔽复合材料的原料包括0.45～0.55份氧化石墨烯(GO)，优选为0.5份。本专利技术对于所述氧化石墨烯的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的氧化石墨烯市售商品或制备方法制备得到均可。在本专利技术中，所述氧化石墨烯优选采用改进的Hummers法制备，包括以下步骤：在冰浴条件下，将天然石墨片、硫酸和高锰酸钾混合，在搅拌条件下进行低温插层反应25～35min，得到插层石墨片物料；在33～37℃、搅拌条件下，将所述插层石墨片物料进行第一氧化反应1.5～2.5h，然后加入水，继续搅拌进行第一氧化反应10～20min，得到氧化石墨烯前驱体物料；向氧化石墨烯前驱体物料中加入水和双氧水，发生第二氧化反应，得到氧化石墨烯。本专利技术优选在冰浴条件下，将天然石墨片、硫酸和高锰酸钾混合，在搅拌条件下进行低温插层反应25～35min，得到插层石墨片物料。在本专利技术中，所述硫酸的质量浓度优选为97～99％，更优选为98％。在本专利技术中，所述天然石墨片、硫酸和高锰酸钾的质量比优选为0.5：(18～22)：(1.8～2.2)，更优选为0.5：20：2。在本专利技术中，在冰浴条件下，经过低温插层反应，硫酸根会插入到天然石墨的片层中。在本专利技术中，所述低温插层反应完成后所得插层石墨片物料无需进行后处理操作，直接进行后续第一氧化反应。得到插层石墨片物料后，本专利技术优选在33～37℃、搅拌条件下，将所述插层石墨片物料进行第一氧化反应1.5～2.5h，然后加入水，继续搅拌进行第一氧化反应10～20min，得到氧化石墨烯前驱体物料。在本专利技术中，所述水优选为去离子水。在本专利技术中，所述水与天然石墨片的质量比优选为(18～22)：0.5，更优选为20：0.5。在本专利技术中，在33～37℃条件下，所述插层石墨片物料中插层石墨片被高锰酸钾进行初步氧化；其中，所述水的加入，能够稀释硫酸，放出的热量能够促使所述第一氧化反应的进行。在本专利技术中，所述第一氧化反应后完成后所得氧化石墨烯前驱体物料无需进行后处理操作，直接进行后续第二氧化反应。得到氧化石墨烯前驱体物料后，本专利技术优选向氧化石墨烯前驱体物料中加入水和双氧水，发生第二氧化反应，得到氧化石墨烯。在本专利技术中，所述双氧水的质量浓度优选为28～32％，更优选为30％。在本专利技术中，所述水、双氧水与天然石墨片的质量比优选为(28～32)：(4.5～5.5)：0.5，更优选为30：5：0.5。在本专利技术中，向氧化石墨烯前驱体物料中加入水和双氧水后，得到金黄色溶液，所述氧化石墨烯前驱体物料被双氧水进一步氧化为氧化石墨烯。完成所述第二氧化反应后，本专利技术优选将所得体系依次进行洗涤、固液分离和干燥，得到氧化石墨烯。在本专利技术中，所述洗涤优选是将第二氧化反应后所得体系洗涤至中性；所述洗涤所采用的试剂优选为水。本专利技术对于所述固液分离的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的固液分离的技术方案即可，具体如离心。在本专利技术中，所述干燥优选为冷冻干燥。在本专利技术中，所述冷冻干燥的温度优选为-45～-55℃，更优选为-51℃；真空度优选为0.08～0.12Pa，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：0.1份聚乙烯醇；0.45～0.55份氧化石墨烯；9～23份石墨烯微片；60.4～71.4份环氧树脂；16～19份固化剂。

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂基电磁屏蔽复合材料，由包括以下重量份的组分制备得到：0.1份聚乙烯醇；0.45～0.55份氧化石墨烯；9～23份石墨烯微片；60.4～71.4份环氧树脂；16～19份固化剂。2.根据权利要求1所述的环氧树脂基电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述石墨烯微片的粒径为25～30μm，堆积密度为0.2～0.25g/cm3。3.权利要求1或2所述环氧树脂基电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇、氧化石墨烯、石墨烯微片和水混合，依次进行超声和搅拌，得到反应物料；将所述反应物料冷冻干燥后进行热还原反应，得到二元杂化三维网络多孔石墨烯；将环氧树脂和固化剂的混合物料浇注到所述二元杂化三维网络多孔石墨烯中，依次进行脱泡和固化，得到环氧树脂基电磁屏蔽复合材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇与水的质量比为0.1：(90～110)。5.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁超博，顾军渭，宋萍，王雷，皇甫一鸣，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61