本发明专利技术公开了一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料及其制备方法与应用。所述的制备方法包括：以芳纶沉析纤维和芳纶短切纤维为基本原料，通过对芳纶纤维表面进行自聚合改性，增加芳纶纤维的粗糙度和表面活性；对纤维素纳米纤丝进行表面改性作为增强剂使用，赋予更多的化学官能团，实现芳纶纤维和纤维素纳米纤维的优势互补；在湿法抄造芳纶纸过程中掺入高长径比的银纳米线，经过湿热压成型制备出高性能电磁屏蔽复合纸基材料。所述高性能电磁屏蔽复合纸基材料生产过程简便，不仅具有优异机械性能和电磁屏蔽性能，且有效降低了芳纶纸的生产成本，便于工业化生产，可以广泛应用到5G电信基材、电磁屏蔽材料、防护材料、内饰材料和电子产品基材等众多领域。品基材等众多领域。品基材等众多领域。
【技术实现步骤摘要】
一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于造纸工业和高分子材料交叉领域，具体涉及一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]电磁波会因其频率发生变化，容易引起人体的伤害。一般使用的小磁铁，不至于对人体产生伤害。但当电磁辐射超过一定强度(即安全卫生标准限值)后,会对人体产生负面效应，导致头疼、失眠、记忆衰退、血压升高或下降、心脏出现界限性异常等症状，而这种现象就叫做电磁污染。电磁污染与大气污染、水质污染和噪音污染被公认为四大危害。如果在超强度的电磁辐射环境下长期作业，严重的可能引起部分人员流产、白内障、甚至诱发致癌。电磁能量对人体、电子设备都会产生不可估量的损害，所以对电磁波危害的防护迫在眉睫。
[0003]芳纶纸材料是由芳纶沉析纤维和短切纤维按照一定的配比混合湿法抄造而成原纸，接着进行高温高压的压光技术对原纸进行热处理而制备的。但是，由于芳纶纤维较高的结晶度及苯环空间位阻作用，使得纤维表面光滑，活性官能团较少，从而导致其与基体材料的界面相容性较差，难以起到高性能增强体的作用。目前，通常采用化学处理方法来增加芳纶纤维表面的活性官能团，或者添加反应性增容剂等方法来增强复合材料的界面相容性。然而，一般的改性方法会极大地破坏纤维的结构，或者会使用有毒溶剂，且操作比较复杂，聚多巴胺因其优良的粘附性而成为新近发展起来的表面改性剂。在前期的关于芳纶纤维的表面改性中，以构建具有活性的官能团，实现增强纤维之间粘结强度的目的，这一方法是一种普遍的方法，如申请号为201710599787.1202010055750.4和201210245728.1三个专利技术实例均如此，采用多巴胺在碱性条件下聚合生成聚多巴胺的形式，在芳纶纤维表面进行氨基化改性。但是，在以往的专利中仅仅公开了单一的改性方法，不具有普遍适用性。因此，通过合适的方法改善芳纶纸内纤维结合强度是获得高性能芳纶复合材料的关键。
[0004]纤维素纳米纤丝作为一种新型绿色纳米材料，在具有纳米效应的同时，还延续了纤维素优良的理化特性，近年来日益受到人们的广泛关注。纤维素纳米纤丝的来源包括植物、动物和微生物，是将纤维素经过物理、化学、生物或几种方法相结合的处理过程将纤维素的尺寸降低至100nm以下，单根呈线性的纳米级别的纤维，具有优异的机械性能、巨大的比表面积、高结晶度、良好的亲水性、高透明度、低密度、良好的生物可降解性与生物相容性以及稳定的化学性质，纤维素纳米纤丝功能化材料的制备以及高值化的利用的研究已经成为了国内外学者们关注的焦点，其应用涉及到增强材料、电子工业、轻工食品、生物医药等诸多领域。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料；
[0006]本专利技术的另一目的在于提供上述高性能电磁屏蔽复合纸基材料的制备方法；
[0007]本专利技术的再一目的在于提供上述高性能电磁屏蔽复合纸基材料的应用。
[0008]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0009](1)芳纶纤维的表面改性：以芳纶沉析纤维和芳纶短切纤维为基本原料，将其混合后加入碱性溶液中，加入氨基改性剂反应，制得氨基化芳纶纤维。目的是在芳纶纤维表面引入氨基，增加芳纶纤维的粗糙度和表面活性。
[0010](2)纤维素纳米纤丝的表面改性：加入氧化剂对纤维素纳米纤丝进行表面醛基化改性，增加纤维之间的交联效果和氢键连接作用，获得醛基化纤维素纳米纤丝。
[0011](3)湿法抄造成纸：将步骤(1)制得氨基化芳纶纤维、步骤(2)制得的醛基化纤维素纳米纤丝和银纳米线在特定条件下进行充分地混合均匀，使原料中的氨基与醛基发生席夫碱反应而充分交联；反应结束后加入银纳米线，由银纳米线提供导电网络；然后将反应获得的悬浮液稀释至一定浓度，湿法抄造得到芳纶湿纸页，然后湿热成型，最终制备出高性能电磁屏蔽复合纸基材料。
[0012]优选的，步骤(1)中所述芳纶纤维的类型可为全芳香族聚酰胺纤维或杂环芳香族聚酰胺纤维中的至少一种。
[0013]优选的，步骤(1)中所述芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的质量比例为(1
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10):(1
‑
10)；优选为5:5。
[0014]优选的，步骤(1)中所述氨基改性剂为多巴胺、赖氨酸和L
‑
3,4
‑
二羟基苯丙氨酸等中的至少一种；优选为L
‑
3,4
‑
二羟基苯丙氨酸。其中氨基改性剂的加入量是过量的。
[0015]优选的，步骤(1)中所述碱性溶液可选择的缓冲液为三羟甲基氨基甲烷
‑
盐酸缓冲液，调节pH为7.5
‑
11；反应的温度为20
‑
80℃，处理时间为0.1
‑
48h；优选为pH为8.5，温度为40℃，处理时间为10h。优选的，步骤(1)中芳纶纤维质量(g)：碱性溶液的体积(ml)＝1:50。
[0016]优选的，步骤(2)所述的纤维素纳米纤丝为纤维素的纳米尺度衍生产品，其长径比大于500。
[0017]优选的，步骤(2)所述的醛基化改性中纤维素纳米纤丝与氧化剂的质量比为1:(0.1～10)，醛基化改性的温度为0
‑
80℃，时间为0.1
‑
24h；优选为醛基化改性中纤维素纳米纤丝与氧化剂的质量比为1:1.5，温度为50℃，时间为3h。
[0018]优选的，步骤(3)所述的席夫碱反应中氨基化芳纶纤维和醛基化纤维素纳米纤丝的质量比例为(0.1～100):1，反应pH为3
‑
6，温度为20
‑
80℃，时间为0.1
‑
24h；优选为氨基化芳纶纤维和醛基化纤维素纳米纤丝的质量比例为5:1，反应pH为4.5，温度为50℃，时间为4h。
[0019]优选的，步骤(3)所述的银纳米线的长径比优选为大于1000，银纳米线与氨基化芳纶纤维的质量比例为0.01
‑
100％。
[0020]优选的，步骤(3)所述的湿法抄纸浓度为0.01
‑
10％，热成型的温度为100
‑
280℃，压力为0.01
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20.0Mpa；优选为湿法抄纸浓度为0.1％，热成型温度为250℃，压力为5Mpa。
[0021]上述的高性能电磁屏蔽复合纸基材料可以应用在5G电信材料、电磁屏蔽材料、防护材料、内饰材料和电子产品基材等众多领域。
[0022]本专利技术高性能电磁屏蔽复合纸基材料的制备过程如图1所示。
[0023]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0024]本专利技术所述的高性能电磁屏蔽复合纸基材料，通过对芳纶纤维进行表面修饰，在在碱性条件下氧化自聚形成具有强黏性的高聚物其表面，在芳纶纤维表面引入高反应活性的氨基，赋予其粗糙的表面和化学活性，作为芳纶纤维和醛基化改性纤维素纳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)芳纶纤维的表面改性：以芳纶沉析纤维和芳纶短切纤维为基本原料，将其混合后加入碱性溶液中，加入氨基改性剂反应，制得氨基化芳纶纤维；(2)纤维素纳米纤丝的表面改性：加入氧化剂对纤维素纳米纤丝进行表面醛基化改性，获得醛基化纤维素纳米纤丝；(3)湿法抄造成纸：将步骤(1)制得氨基化芳纶纤维、步骤(2)制得的醛基化纤维素纳米纤丝进行充分地混合均匀，进行席夫碱交联反应；反应结束后加入银纳米线，然后将反应获得的悬浮液稀释至一定浓度，湿法抄造得到芳纶湿纸页，然后直接湿热成型，最终制备出高性能电磁屏蔽复合纸基材料。2.根据权利要求1所述的高性能电磁屏蔽复合纸基材料制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述芳纶纤维的类型为全芳香族聚酰胺纤维或杂环芳香族聚酰胺纤维中的至少一种；其中，芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的质量比例为(1
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10):(1
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10)。3.根据权利要求1所述的高性能电磁屏蔽复合纸基材料制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述氨基改性剂为多巴胺、赖氨酸和L
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3,4
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二羟基苯丙氨酸中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高性能电磁屏蔽复合纸基材料制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述碱性溶液为三羟甲基氨基甲烷
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盐酸缓冲液，调节pH为7.5
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11；反应的温度为20
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80℃，处理时间为0.1
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48h。5.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李金鹏，王斌，陈克复，曾劲松，程峥，段承良，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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