一种轻质高导电屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种轻质高导电屏蔽材料及其制备方法。具体公开了一种电屏蔽泡沫复合材料，其包括由高分子聚合物作为骨架制成的泡沫多孔结构的基体，且在基体内部均匀分散有导电填料，并在基体内外表面原位生长纳米银颗粒；所述的泡沫多孔结构的基体通过模板牺牲法制备，所述模板牺牲法是指将高分子聚合物与导电填料的混合有机溶液与造孔剂进行混合，混合均匀后去除有机溶剂，然后放入水中溶解去除造孔剂，获得泡沫多孔结构的基体。本发明专利技术制备出的复合材料在8.2GHz‑12.5GHz之间具有60‑90dB高电磁屏蔽效能，而且材料的密度在0.1‑0.16g cm

A light and high conductivity shielding material and its preparation method

The invention discloses a light high conductivity shielding material and a preparation method thereof. The invention discloses an electrically shielding foam composite material, which comprises a matrix of a foam porous structure made of macromolecule polymer as skeleton, and evenly distributed conductive filler inside the matrix, and nano silver particles are grown in-situ on the inside and outside surfaces of the matrix, and the matrix of the foam porous structure is prepared by the template sacrificial method. The mixed organic solution with conductive filler is mixed with pore forming agent. After mixing, the organic solvent is removed and dissolved in the water to remove the pore forming agent, and the porous porous matrix is obtained. The composite material prepared by the invention has 60 \u2011 90dB high electromagnetic shielding efficiency between 8.2ghz \u2011 12.5ghz, and the density of the material is 0.1 \u2011 0.16g cm

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高导电屏蔽材料及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种轻质高导电屏蔽材料及其制备方法和应用。
技术介绍
轻质、高效电磁屏蔽材料是电磁屏蔽材料领域的重要研究方向。目前常用的轻质电磁屏蔽材料主要有导电泡棉、石墨烯泡沫、金属多孔材料和碳纳米管复合泡沫等。导电泡棉是通过在高分子泡沫骨架表面沉积导电金属粒子制备得到，具有较高的电磁屏蔽性能，但表面金属粒子与高分子泡沫骨架表面结合力不牢，在反复变形后易脱落。而石墨烯泡沫则存在制备工艺较为复杂、成本高、难以实用化等缺点。金属材料，大多较重、不耐腐蚀、加工困难、价格也较昂贵。碳纳米管复合泡沫具有一系列优异的性能，如导电性、良好的力学性能(柔性、弹性等)、高孔隙率、低密度、亲油疏水性等。传统的高分子是以共价键相连的一些大分子，组成大分子的各个化学键是很稳定的，形成化学键的电子不能移动，分子中无很活泼的孤对电子或很活泼的成键电子，为电中性，所以高分子一直视为绝缘材料。通常，以电阻率值1010欧姆·厘米为界限，在此界限以上为绝缘高分子材料，在其以下统称为导电高分子材料。材料的导电性是由于材料内部存在的带电粒子的移动引起的。这些带电粒子可以是正、负离子，也可以是电子或空穴，通常称为载流子。载流子在外加电场的作用下沿电场方向移动，就形成电流。材料导电性的好坏与物质所含的载流子的数目及其运动速度有关，载流子的浓度和迁移率是表征材料导电的微观物理量。可以用于导电高分子材料有很多，热塑性弹性体和热固性弹性体最为普遍，而其中热塑性弹性体SBS还有SIS、SEBS等具有相同功能的高分子基体材料在导电高分子材料上面有着突出的应用。炭黑是碳系填料中最为普遍的功能性补强填料。炭黑粒子越小，即单位体积胶料的炭黑粒子越多，炭黑粒子间接触的几率越大或粒子间间距越小，电阻越小，导电性越好。在粒径相同的炭黑中，高结构炭黑的导电性好，这是高结构炭黑具有较多链枝，从而形成较多链枝交织的导电通道所致。炭黑表面挥发物或残留焦油状物多会在炭黑表面形成绝缘膜而降低炭黑导电性。将这类炭黑在真空或惰性气体中进行加热处理以除去表面绝缘膜，会使其导电性提高。表面粗糙度越大的炭黑导电性越好，这是因为在炭黑用量相同的胶料中，粗糙炭黑粒子间接触的几率比光滑炭黑粒子间大。与之类似的导电填料还有碳纳米纤维、碳纳米管、碳纤维、石墨、石墨烯等。导电高分子材料具有同样电磁屏蔽性能，且重量轻、韧性好、易加工、电导率易于调节、成本低、易大面积涂敷、施工方便。因此，它是一种非常理想的替代传统金属的电磁屏蔽材料，可应用在计算机、手机、电视机、电脑和心脏起搏器等电子电器元件上。目前复合导电高分子的制备方法主要有导电填料复合法、导电填料层压复合法、表面导电膜形成法三种。优越性：质轻(密度小)、易成型加工、导电性和制品可一次完成、电阻率调节范围广、成本低、结构易调节.挑战：稳定性有待提高，新应用领域有待发现和开发。根据文献知晓，渗流阈值是炭黑和碳纳米管等碳系材料填充复合型导电聚合物的一个重要的参数，该值越低，说明填料越有效，通过较少量的填充量就能获得所需要的导电性能。在现有的技术下，控制导电聚合物的渗流阈值显得至关重要。(1)如何在提高导电高分子复合材料的前提下，降低导电填料用量；(2)如何在加大导电填料用量以提高导电性能的前提下，保持或增加导电高分子复合材料的成型加工性能、力学性能和其他性能；(3)开发导电高分子复合材料新品种，开拓新的应用领域；(4)导电高分子复合材料多功能化，除了使其具有导电性外，还使其具有优良的阻燃性、阻隔性、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦等性能。目前导电填料复合法是导电填料分散在复合材料最常用的方法。它以聚合物为基体，利用共混的方法使导电填料在其中分散从而具有导电性。用于此方法的导电填料有炭黑、碳纤维、金属纤维、金属化碳纤维、金属箔片、带条和镀银玻璃球等。导电填料分散复合法加工成型性能良好，成本低，但它存在的问题主要有：(1)导电填料在基体中的分布往往不均匀，从而使制成品各处的电导率不一致；(2)导电填料与基体之间的粘结一般较差。
技术实现思路
本专利技术是采取物料混合的方法，利用低廉的碳系材料作为填料，利用常见的高分子基体比如SBS、SIS、SEBS等一系列热塑性弹性体，具有加热可以融化，冷却可固化成型，基体较为轻质，且基体与填料之间有着良好的附着力，能够支撑起泡沫的主体结构，用作泡沫材料的骨架，使得导电填料在聚合物中的分散的较为均匀。与此同时，实验所制成的泡沫型多孔材料具有结构稳定、质量轻、耐腐蚀以及导电性能优异等优点。本专利技术提供了一种电屏蔽泡沫复合材料，其包括由高分子聚合物作为骨架制成的泡沫多孔结构的基体，且在基体中均匀分散有导电填料，并在基体内外表面原位生长纳米银颗粒。在本专利技术的技术方案中，所述的高分子聚合物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、氢化苯乙烯异戊二烯共聚物(SEPS)中的一种或多种的组合。在本专利技术的技术方案中，所述的导电填料选自碳基填料，优选为碳纳米管、碳纤维、碳纳米纤维、石墨烯、石墨、炭黑。在本专利技术的技术方案中，基体的密度为0.05-0.1gcm-1，优选0.05-0.08gcm-1。当样品密度高于0.08gcm-1，回弹性相比0.08gcm-1时回弹性差。在本专利技术的技术方案中，所述的泡沫多孔结构的基体通过模板牺牲法制备，所述模板牺牲法是指将高分子聚合物与填料的混合有机溶液与造孔剂进行混合，均匀后去除有机溶剂，然后放入水中溶解去除造孔剂，获得泡沫多孔结构的基体；所述的造孔剂为水溶性无机盐或糖，且所述的无机盐或糖呈分散的颗粒或粉末状，优选地，所述的无机盐或糖的粒径为100-3000μm，优选范围在100-1000μm，更优选为100-300μm。其中，去除有机溶剂的方法为烘干，优选地，烘干温度低于100℃，更优选低于80℃。在本专利技术的技术方案中，所述的无机盐选自氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或几种的组合。在本专利技术的技术方案中，纳米银通过以下方法附着在基体表面：将含有导电填料的基体浸泡于银盐溶液中，加入还原剂进行原位还原，在基体内外表面原位生长得到纳米银层；优选地，所述的银盐溶液以乙醇、丙醇或丁醇做为溶剂；优选地，所述的银盐选自三氟乙酸银、硝酸银、醋酸银、氧化银、硫酸银、碳酸银、甲酸银、乙酸银。优选地，还原剂选自水合肼、浓硫酸、氢碘酸、硼氢化钠。本专利技术的方案中，银盐溶液可以使得基体高分子发生溶胀，银离子渗入高分子基体浅表层及表面，利用水合肼将银盐在SBS基体上还原，使其表面原位生长出一层薄薄的纳米银层，同时使得纳米银颗粒嵌入到高分子基体SBS的浅表层，采用本专利技术的方法制备得到的纳米银层分布均匀，与基体之间结合度好，不易脱落，在压缩或变形等受到外力作用的情况下，能保持稳定的导电和屏蔽性能。在本专利技术的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电屏蔽泡沫复合材料，其包括由高分子聚合物作为骨架制成的泡沫多孔结构的基体，且在基体内部均匀分散有导电填料，并在基体内外表面原位生长纳米银颗粒；/n优选地，所述的泡沫多孔结构的基体通过模板牺牲法制备，所述模板牺牲法是指将高分子聚合物与导电填料的混合有机溶液与造孔剂进行混合，混合均匀后去除有机溶剂，然后放入水中溶解去除造孔剂，获得泡沫多孔结构的基体；/n更优选地，所述的造孔剂为水溶性无机盐或糖，且所述的无机盐或糖呈分散的颗粒或粉末状；/n最优选地，所述的无机盐或糖的粒径为100-3000μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种电屏蔽泡沫复合材料，其包括由高分子聚合物作为骨架制成的泡沫多孔结构的基体，且在基体内部均匀分散有导电填料，并在基体内外表面原位生长纳米银颗粒；
优选地，所述的泡沫多孔结构的基体通过模板牺牲法制备，所述模板牺牲法是指将高分子聚合物与导电填料的混合有机溶液与造孔剂进行混合，混合均匀后去除有机溶剂，然后放入水中溶解去除造孔剂，获得泡沫多孔结构的基体；
更优选地，所述的造孔剂为水溶性无机盐或糖，且所述的无机盐或糖呈分散的颗粒或粉末状；
最优选地，所述的无机盐或糖的粒径为100-3000μm。


2.在本发明的技术方案中，所述的无机盐选自氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或几种的组合。


3.根据权利要求1所述的所述的电屏蔽泡沫复合材料，高分子聚合物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯异戊二烯共聚物中的一种或多种的组合。


4.根据权利要求1所述的所述的电屏蔽泡沫复合材料，所述的导电填料选自碳基填料，优选为碳纳米管、碳纤维、碳纳米纤维、石墨烯、石墨、炭黑。


5.根据权利要求1所述的所述的电屏蔽泡沫复合材料，电屏蔽泡沫复合材料的密度为0.1-0.16gcm-1。


6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡友根，沈友康，古晗，熊耀旭，赵涛，孙蓉，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44