一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于电磁屏蔽材料技术领域，特别涉及一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法。本发明专利技术提供的电磁屏蔽复合材料，包括织物基底、所述织物基底表面的石墨烯气凝胶和水性聚氨酯，所述水性聚氨酯填充于石墨烯气凝胶孔隙中以及织物基底和石墨烯气凝胶界面处。在本发明专利技术中，石墨烯气凝胶自身具有多孔导电网络结构有利于避免碳材料出现团聚，分散均匀，从而减少了导电碳材料的用量、提高了碳材料的利用率；水性聚氨酯为石墨烯气凝胶的填充材料，并且为石墨烯气凝胶和基底之间的粘结剂，提高了电磁屏蔽复合材料的物料结合强。蔽复合材料的物料结合强。蔽复合材料的物料结合强。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电磁屏蔽材料
，特别涉及一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]电磁屏蔽材料是指通过反射或者吸收电磁波的原理达到防止电磁波透射穿过的一类材料，目前常用的金属纤维制成的电磁屏蔽材料虽然具有较好的电磁屏蔽效果，但是仍有质量大、加工困难以及化学稳定性差等缺点，限制了其进一步使用。
[0003]为克服金属类电磁屏蔽材料的缺点，石墨烯、碳纳米管和炭黑等具有优良导电性的碳材料也被应用于电磁屏蔽材料领域，但是碳材料在使用过程中存在一定缺陷，首先，碳材料的小尺寸使得其具有极大的比表面积，而大比表面积带来的高表面能使得碳材料极易团聚从而限制碳材料的使用效率，碳材料的利用率低(张松林.基于层层组装聚吡咯/氧化石墨烯多层膜的吸波织物[D].上海:东华大学,2015.)。其次，为使碳材料在复合材料中构建导电网络结构，往往需要较大的碳材料添加量，进而增加了电磁屏蔽材料的制备成本(刘元军,刘旭琳,张一曲,等.石墨烯/石墨单层涂层织物的电磁性能和力学性能的研究[J].纺织科学与工程学报,2019,36(2):1
‑
5,37.DOI:10.3969/j.issn.2096
‑
5184.2019.02.001)。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法，本专利技术提供的电磁屏蔽复合材料避免了碳材料的团聚问题，具有碳材料用量少、利用率高的特点，且碳材料分散均匀，与织物基体结合优良，具有性质稳定的优点。
[0005]为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种电磁屏蔽复合材料，包括织物基底、所述织物基底表面的石墨烯气凝胶和水性聚氨酯，所述水性聚氨酯填充于石墨烯气凝胶孔隙中以及织物基底和石墨烯气凝胶界面处。
[0007]优选的，所述织物基底为棉织物；所述棉织物的经线密度为150～180根/10cm，纬线密度为100～130根/10cm。
[0008]优选的，所述电磁屏蔽复合材料中石墨烯气凝胶的负载量为10～30mL/dm2。
[0009]优选的，所述电磁屏蔽复合材料中水性聚氨酯的负载量为10～25mL/dm2。
[0010]本专利技术还提供了上述技术方案所述电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将氧化石墨烯溶液与还原剂混合，将所得还原氧化石墨烯溶液依次进行加热和透析，得到石墨烯水凝胶；
[0012]将所述石墨烯水凝胶涂覆在织物基底表面，依次进行冷冻和真空冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶复合物；
[0013]将所述石墨烯气凝胶复合物的石墨烯气凝胶面涂覆水性聚氨酯，进行干燥处理，
得到所述电磁屏蔽复合材料。
[0014]优选的，所述氧化石墨烯溶液的浓度为4～8mg/mL。
[0015]优选的，所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯与还原剂的质量比为(1～1.5)：1。
[0016]优选的，所述加热的温度为60～80℃，时间为4～8h；
[0017]所述透析中的透析试剂为乙醇水溶液；所述乙醇水溶液中乙醇的质量分数为5～15％；所述透析的时间为24～36h。
[0018]优选的，所述冷冻的温度为
‑
60～
‑
30℃，时间为6～12h；
[0019]所述真空冷冻干燥的真空度为0～10Pa，冷阱温度为
‑
40～
‑
20℃，时间为4～6h。
[0020]优选的，所述干燥的温度为60～70℃，时间为6～12h。
[0021]本专利技术提供了一种电磁屏蔽复合材料，包括织物基底、所述织物基底表面的石墨烯气凝胶和水性聚氨酯，所述水性聚氨酯填充于石墨烯气凝胶孔隙中以及织物基底和石墨烯气凝胶界面处。在本专利技术中，所述织物基底保证电磁屏蔽复合材料具有良好的机械强度；石墨烯气凝胶自身具有多孔导电网络结构有利于避免碳材料出现团聚，分散均匀，从而减少了导电碳材料的用量、提高了碳材料的利用率；水性聚氨酯为石墨烯气凝胶的填充材料，并且为石墨烯气凝胶和基底之间的粘结剂，提高了电磁屏蔽复合材料的物料结合强度。
[0022]实施例测试结果表明，本专利技术提供的电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽效能为24.8～28.3dB，可以屏蔽超过99％的电磁辐射，电磁屏蔽性能优良；表面电阻率为9.89
×
10～1.21
×
102Ω
·
m，表面电阻低；拉伸断裂强力为602～676N，顶破强力为486～564N，撕裂强力为16～17.6N，力学性能优良；抗弯长度为7.8～10.8cm，弯曲刚度为1.8002～6.3035kN
·
cm2，弯曲弹性模量为1728.15～3648.09MPa，具有良好的柔性。
附图说明
[0023]图1为实施例1所得电磁屏蔽复合材料的外观光学图；
[0024]图2为实施例1所得电磁屏蔽复合材料表面的SEM图；
[0025]图3为实施例1所得电磁屏蔽复合材料截面的SEM图；
[0026]图4为实施例1所得电磁屏蔽复合材料的热重曲线图；
[0027]图5为实施例1所得电磁屏蔽复合材料的红外光谱图；
[0028]图6为实施例1所得电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽效能图；
[0029]图7为实施例1～2和对比例1～4所得复合材料的外观图，其中，a
‑
对比例1，b
‑
对比例2，c
‑
对比例3，d
‑
对比例4，e
‑
实施例1，f
‑
实施例2；
[0030]图8为实施例2和对比例1～2、4所得复合材料的热重曲线图；
[0031]图9为实施例1～2和对比例1～4所得复合材料的总电磁屏蔽效能图；
[0032]图10为实施例1～2和对比例2～4所得复合材料的电磁波吸收效能图；
[0033]图11为实施例1～2和对比例2～4所得复合材料的电磁波反射效能图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供了一种电磁屏蔽复合材料，包括织物基底、所述织物基底表面的石墨烯气凝胶和水性聚氨酯，所述水性聚氨酯填充于石墨烯气凝胶孔隙中以及织物基底和石墨烯气凝胶界面处。
[0035]在本专利技术中，若无特殊说明，所述各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0036]在本专利技术中，所述电磁屏蔽复合材料包括织物基底。在本专利技术中，所述织物基底优选为棉织物。在本专利技术中，所述棉织物的经线密度优选为150～180根/10cm，更优选为150～170根/10cm；纬线密度优选为100～130根/10cm，更优选为100～120根/10cm。
[0037]在本专利技术中，所述电磁屏蔽复合材料中石墨烯气凝胶的负载量优选为10～30mL/dm2，更优选为15～25mL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于，包括织物基底、所述织物基底表面的石墨烯气凝胶和水性聚氨酯，所述水性聚氨酯填充于石墨烯气凝胶孔隙中以及织物基底和石墨烯气凝胶界面处。2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述织物基底为棉织物；所述棉织物的经线密度为150～180根/10cm，纬线密度为100～130根/10cm。3.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述电磁屏蔽复合材料中石墨烯气凝胶的负载量为10～30mL/dm2。4.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述电磁屏蔽复合材料中水性聚氨酯的负载量为10～25mL/dm2。5.权利要求1～4任一项所述电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯溶液与还原剂混合，将所得还原氧化石墨烯溶液依次进行加热和透析，得到石墨烯水凝胶；将所述石墨烯水凝胶涂覆在织物基底表面，依次进行冷冻和真空冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶复合物；将所述石墨烯气凝胶复合物的石墨烯气凝胶面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘淑强，吴改红，王鹏，白梦涵，武捷，张洁，靖逸凡，杜琳琳，李静静，张菂，李慧敏，李甫，张曼，张爱琴，贾潞，王华，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：