基于MXene二维材料电磁屏蔽涂层的制备及应用制造技术

本发明专利技术涉及电磁屏蔽材料技术领域，尤其涉及基于MXene二维材料电磁屏蔽涂层的制备及应用。为了进一步提高电磁屏蔽涂料的电磁屏蔽效果，本发明专利技术提供一种基于MXene二维材料的光固化涂层，由树脂基聚合单体、光引发剂、流平剂、分散剂、电磁屏蔽材料组成，本发明专利技术所制备的基于MXene二维材料的光固化涂层具有良好的电磁屏蔽效果，电磁屏蔽性能可达到2000～25000dBcm

Preparation and application of electromagnetic shielding coating based on mxene

【技术实现步骤摘要】
基于MXene二维材料电磁屏蔽涂层的制备及应用
本专利技术涉及电磁屏蔽材料
，尤其涉及基于MXene二维材料电磁屏蔽涂层的制备及应用。
技术介绍
电磁屏蔽涂料是电导率在10-10s·cm-1以上，具有传导电流和排除积累静电荷能力的涂料。该涂料一般含有基体树脂、溶剂和导电填料，可以在基材上形成电磁屏蔽涂层。电磁屏蔽涂层一方面可以防止环境中电磁波辐射对电子产品信号的干扰，使电子产品的信号保真、稳定；另一方面可以防止电子产品对环境的电磁波辐射污染，使电子产品的信号保密。该涂料作为一种流体材料，具有制备方法简单、成本低廉、可以方便地喷涂或刷涂于各种形状的塑料制品表面，形成导电的电磁屏蔽涂层，从而达到电磁波屏蔽的目的，广泛应用于电子元件和线路板印刷、建筑业、运输及军事、航空航天等领域。电磁屏蔽涂料的关键成分在于导电填料，因此开发兼具良好导电性及磁性的导电填料是高性能电磁屏蔽涂料的关键。石墨烯作为高比表面积和高电导率的碳材料，具有良好的电磁屏蔽性能，人们通常将石墨烯、改性石墨烯或石墨烯复合材料作为填料添加到涂料中以获得具有电磁屏蔽效果的涂料，例如中国专利技术专利CN104169213A公开了一种金属-片状石墨烯粉末及含有其的电磁波屏蔽用涂料组合物。该专利将金属结合于片状石墨烯粉末以减少接触电阻。但金属存在抗氧化性差的缺陷，往往在使用过程中造成屏蔽性能下降的问题。中国专利技术专利CN105111913A公开了一种石墨烯/纳米铁氧体基水性电磁屏蔽涂料及其制备方法。其采用铁氧体纳米颗粒负载在片状石墨烯表面的石墨烯/铁氧体纳米复合材料作为填料。但铁氧体抗腐蚀性能差，同时铁氧体作为氧化物其导电性能差，虽然结合了纳米结构铁氧体的磁性能，但对石墨烯优异的导电性能会产生不利影响。MXene是一种新型的具有类石墨烯结构的二维材料，其化学式为Mn+1XnTx，其中n＝1，2，3，M为前过渡金属元素(如Ti，Sc，Zr，Nb等)，X为碳或/和氮元素，Tx为表面官能团(如-OH，-O，-F)。MXene的前驱体MAX相是一类三元层状化合物，同时具备陶瓷和金属的优良特性，化学式为Mn+1AXn，其中M，X，n与上述相同，A为Ⅲ或Ⅳ主族元素。目前通过刻蚀的方法已制备得到20多种MXene，包括Ti3C2Tx，Ti2CTx，Nb4C3Tx等，其中Ti3C2Tx是第一种被制备出来的MXene，也是目前研究最深入最广泛的可应用于超级电容器、锂离子电池、染料吸附、生物传感器的二维材料。MXene二维纳米材料具有特殊的层状微观结构、良好的热力学稳定性和机械性能以及具备纳米材料丰富多样的物理和化学性质，被广泛研究用作轻型高效的电磁波吸收材料。MXene具有大量的缺陷，能够帮助实现电磁波的增强吸收；MXene表面有活性官能团，使其能够与其他的离子或分子进行复合反应，从而实现其吸波性能的改善和调控；MXene有较大的二维层间距，能够对电磁波进行多层反射和散射，提升材料对入射电磁波的吸收效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：如何进一步提高电磁屏蔽涂料的电磁屏蔽效果，针对上述技术问题，本专利技术提供一种基于MXene二维材料的光固化涂层及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种基于MXene二维材料的光固化涂层，以重量份数计，包括以下成分：所述树脂基聚合单体，以重量份数计，包括以下成分：丙烯酸酯齐聚物30-50份丙烯酸酯单体20-40份所述电磁屏蔽材料是Ti3C2二维材料的寡层分散液。具体地，所述丙烯酸酯齐聚物与丙烯酸酯单体的重量比为1:0.5-0.8。具体地，所述丙烯酸酯齐聚物为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物。具体地，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物是：CN8000NS、CN8003NS、CN8011NS或CN981888NS。具体地，所述丙烯酸酯单体是与MXene具有有良好相容性的丙烯酸酯单体。具体地，所述丙烯酸酯单体是HEA、HEMA、HPMA、HPA、PEGDA、DMAPMA、DMAA或AA。具体地，所述光引发剂为自由基型光引发剂。具体地，所述流平剂为水性流平剂、丙烯酸流平剂或聚氨酯流平剂。具体地，所述流平剂为BYK-333、BYK-358N、或BG2020。具体地，所述Ti3C2二维材料为寡层MXene，厚度为2～4nm，片层尺寸为2～5μm。具体地，所述Ti3C2二维材料按照以下方法制备：将1g氟化锂和20mL浓度为9mol/L盐酸加入到聚四氟乙烯烧杯中，搅拌30min，缓慢加入1gTi3AlC2(400目，纯度98％)，在35℃下持续搅拌24h后，用去离子水在3500rpm的转速下反复离心，直至溶液pH值呈中性，取上层墨绿色液体，得到Ti3C2二维材料的寡层分散液即为电磁屏蔽材料。一种基于MXene二维材料的光固化涂层的制备方法，按照以下步骤制备：(1)将电磁屏蔽材料、树脂基聚合单体、光引发剂、流平剂、分散剂混合，在500rpm下搅拌0.5h使得各物料混合均匀，即得到基于MXene二维材料的光固化涂料；(2)将步骤(1)的得到的基于MXene二维材料的光固化涂料涂抹于不同的基材上，在光照下固化成膜，即得到基于MXene二维材料的光固化涂层。具体地，所述的基材为玻璃、织物、纸张或木材。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术所制备的基于MXene二维材料的光固化涂层具有良好的电磁屏蔽效果，电磁屏蔽性能可达到2000～25000dBcm2g-1；(2)本专利技术所制备的基于MXene二维材料的光固化涂层具有较好的力学性能，其硬度可达到6H；(3)本专利技术通过调节脂肪族聚氨酯类齐聚物与丙烯酸酯单体的比例和含量来调节光固化涂层的力学性能和电磁屏蔽效果，工艺简单，具有良好的应用前景。具体实施方式现在结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例本专利技术所使用的电磁屏蔽材料的制备实施例：将1g氟化锂和20mL浓度为9mol/L盐酸加入到聚四氟乙烯烧杯中，搅拌30min，缓慢加入1gTi3AlC2(400目，纯度98％)，在35℃下持续搅拌24h后，用去离子水在3500rpm的转速下反复离心，直至溶液pH值呈中性，取上层墨绿色液体，得到Ti3C2二维材料的寡层分散液即为电磁屏蔽材料。基于MXene二维材料的光固化涂层的制备实施例：(1)将电磁屏蔽材料、树脂基聚合单体、光引发剂、流平剂、分散剂混合，在500rpm下搅拌0.5h使得各物料混合均匀，即得到基于MXene二维材料的光固化涂料；(2)将步骤(1)的得到的基于MXene二维材料的光固化涂料涂抹于不同的基材上，在光照下固化成膜，即得到基于MXene二维材料的光固化涂层。实施例1-6均按照上述方法制备基于MXene二维材料的光固化涂层，不同之处见下表：表1表1中：Ti3AlC2/溶剂，5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MXene二维材料的光固化涂层，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MXene二维材料的光固化涂层，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：



所述树脂基聚合单体，以重量份数计，包括以下成分：
丙烯酸酯齐聚物30-50份
丙烯酸酯单体20-40份
所述电磁屏蔽材料是Ti3C2二维材料的寡层分散液。


2.根据权利要求1所述的一种基于MXene二维材料的光固化涂层，其特征在于：所述丙烯酸酯齐聚物为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物。


3.根据权利要求2所述的一种基于MXene二维材料的光固化涂层，其特征在于：所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物是：CN8000NS、CN8003NS、CN8011NS或CN981888NS。


4.根据权利要求1所述的一种基于MXene二维材料的光固化涂层，其特征在于：所述丙烯酸酯单体是与MXene具有有良好相容性的丙烯酸酯单体。


5.根据权利要求1所述的一种基于MXene二维材料的光固化涂层，其特征在于：所述丙烯酸酯单体是HEA、HEMA、HPMA、HPA、PEGDA、DMAPMA、DMAA或AA。


6.根据权利要求1所述的一种基于MXene二维材料的光固化涂层，其特征在于：所述光引发剂为自由基型光引发剂。

【专利技术属性】
技术研发人员：马贵平，张超，赵悌军，陈斌凌，陈永惠，聂俊，
申请(专利权)人：北京化工大学常州先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32