一种兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将预压后的块状丝瓜络或者经过酚醛树脂处理的块状丝瓜络置于管式炉中进行碳化；将无修饰或铜颗粒修饰后的块状丝瓜络炭作为后续材料；(2)将环氧树脂与三氯甲烷混合，后加入松果炭、加入钛酸钡、固化剂等，制得环氧树脂

【技术实现步骤摘要】
一种兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及电磁屏蔽材料和吸声材料
，尤其涉及一种兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子科学技术的迅猛发展，电子设备产品在日益更新，这逐渐丰富了人们的日常生活。但随之而来的电磁污染、电磁干扰以及噪音污染等问题，不仅会影响电子设备之间的正常运行，而且对人们的身体健康也产生了不同程度的危害，尤其是高频电磁波的辐射和长时间噪音危害更大。因此，为了阻碍电磁波对电子设备与人体的影响，以及，噪音对人体的危害，研制一种兼具高效电磁吸收屏蔽与吸声作用的复合材料，就显得尤为重要。
[0003]聚合物导电复合材料是一种轻质、低成本、易加工，具有广泛应用前景的新型电磁屏蔽复合材料。研究发现，当在聚合导电复合材料中加入一定的压电相材料，可转换为压电复合材料，从而赋予其一定的吸声功能。因而，本专利技术可以此为切入点来获得兼具电磁吸收屏蔽与吸声作用的复合材料。
[0004]然而，传统的聚合物导电复合材料多采用石墨烯、碳纳米管和金属等作为导电填料。虽然石墨烯、碳纳米管、金属颗粒等的加入可以在一定程度上提高复合材料的性能，但同时也存在一定的局限性；如，石墨烯填料存在价格昂贵、制备工艺繁琐的缺点；金属填料存在密度高、加工性差、缺乏柔韧性和耐腐蚀性的缺点；碳纳米管存在价格昂贵、合成难，且原料生产不环保的缺点。同时，此类电磁屏蔽复合材料因与空气介质间存在明显的阻抗不匹配，屏蔽的机理多以反射为主，产生的反射电磁波会造成电磁波的二次污染。因此，如何解决上述问题成为目前的关键。
[0005]丝瓜络纤维是一种能够从自然界中直接、并且还能够反复得到的一种多孔植物纤维材料，其不仅拥有资源丰富、来源广泛、可再生可降解、环保无毒的特点，还具有密度低、孔隙率高、比强度、比模量高和表面含有大量的羟基官能团等天然结构特点。同时，丝瓜络纤维具有由纵横交错的三维网状纤维所构成的三维立体网状中空结构。因此，目前也存在一些利用天然三维网状纤维结构的丝瓜络制备成三维多孔网络结构的丝瓜络炭，然后再与石墨烯或者碳纳米管相结合来制备三维导电骨架的碳化丝瓜复合材料的研究记载。然而上述方法制得的复合材料虽然表现出了较好的电磁屏蔽性能，但由于仍采用石墨烯与碳纳米管，仍存在成本高与不环保的问题，并且其还存在一个更严重的问题：制备的复合材料的机械性能较低，难以大规模的产生实际应用效果。
[0006]据此，目前急需一种能同时具备高强度、高电导率、优异电磁屏蔽性能和一定吸声性能的天然三维多孔导电网络复合材料。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法，其以来源广泛、价格低廉、绿色环保的天然丝瓜络的主要结构，并利用高
温碳化、金属修饰等方式制备三维骨架结构的导电网络，再利用高温碳化生物炭、压电材料与环氧树脂混合，后浇筑到三维导电骨架的丝瓜络上，从而制得同时具备高强度、高电导率、优异电磁屏蔽性能和一定吸声性能的天然三维多孔导电网络复合材料。
[0008]本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0009]一种兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)天然三维网络丝瓜络炭制备
[0011]a、将天然丝瓜剪成块状；
[0012]b、将块状丝瓜络置于热压机中进行预压；
[0013]c、将预压后的块状丝瓜络或者经过酚醛树脂处理后的所述块状丝瓜络，置于管式炉中进行碳化，以获得块状丝瓜络炭；
[0014]d、将步骤c的块状丝瓜络炭直接作为后续材料；或者，对所述块状丝瓜络炭先进行铜颗粒修饰处理，再作为后续材料；
[0015](2)复合材料制备
[0016]a、将环氧树脂与三氯甲烷进行混合，以降低环氧树脂的粘度；然后，将混合物置于水浴条件下，磁力搅拌，后加入松果炭，并继续搅拌；然后，再加入钛酸钡，并超声处理；之后，再加入固化剂和N,N
‑
二甲基苯胺进行搅拌，搅拌后真空下除气泡，制得环氧树脂
‑
松果炭混合物；
[0017]b、取环氧树脂
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松果炭混合物于模具中，先在底层平铺一层所述环氧树脂
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松果炭混合物，然后将步骤(1)中制备的块状丝瓜络炭进行平铺，最后，再平铺一层所述环氧树脂
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松果炭混合物；待环氧树脂
‑
松果炭混合物完全浸入块状丝瓜络炭，将材料连同模具一起置于热压机中进行固化。
[0018]作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(1)a中，将天然丝瓜进行剪成大小30
×
80mm的块状丝瓜络；步骤(1)b中，将块状丝瓜络置于热压机中进行预压，预压厚度3mm。
[0019]作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(1)c中，经过酚醛树脂处理的块状丝瓜络的获取方法为：将预压后的块状丝瓜络置于酚醛树脂乙醇混合液(酚醛树脂：乙醇＝3:2)中2h，期间每隔20min用搅拌一次；然后，将涂覆酚醛树脂的块状丝瓜络置于热压机中进行固化，热压温度150℃，时间10min，厚度3mm。
[0020]作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(1)c中，将预压后的块状丝瓜络或者经过酚醛树脂处理后的所述块状丝瓜络，置于管式炉中进行碳化，碳化的具体操作过程为：将相应的块状丝瓜络置于管式炉中，以10℃/min的升温速率，升温至800℃，并恒温1h，利用高纯氮作为保护气，流量为200mL/min；接着，在同样的降温速率下降至室温后，取出静置。
[0021]作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(1)d中，对块状丝瓜络炭进行铜颗粒修饰处理的操作过程为：将块状丝瓜络炭放入180mL的HCL/HNO3(v/v＝3/1)混合物中，在70℃条件下，磁力搅拌6h，然后用去离子水反复冲洗酸化后的块状丝瓜络炭，直至滤液显中性；然后，将酸化丝瓜络炭放入500mL的CH2OH(CHOH)4CHO和Cu(OH)2混合液(v/v＝1/1)中，在100℃下煮沸1.5h；最后，用去离子水对块状丝瓜络炭进行反复漂洗，直至滤液显中性；之后，在105℃下进行干燥，以获得铜颗粒修饰的酸化块状丝瓜络炭。
[0022]作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)a中，将环氧树脂与三氯甲烷按质量比3：1进行混合，以降低环氧树脂的粘度；然后，将混合物置于50℃水浴条件下，磁力搅拌
0.5h，后加入15％松果炭，继续搅拌1h；然后，再加入25％钛酸钡，50℃下超声1h，其中每隔15min搅拌一次；之后，再加入固化剂和N,N
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二甲基苯胺进行搅拌，搅拌时间20min，搅拌后真空下除气泡10min；其中环氧树脂、固化剂和N,N
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二甲基苯胺按质量比100:100:1进行配置。
[0023]作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)a中加入的松果炭通过以下方式制备：
[0024]a、将农林废弃物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)天然三维网络丝瓜络炭制备a、将天然丝瓜剪成块状；b、将块状丝瓜络置于热压机中进行预压；c、将预压后的块状丝瓜络或者经过酚醛树脂处理后的所述块状丝瓜络，置于管式炉中进行碳化，以获得块状丝瓜络炭；d、将步骤c的块状丝瓜络炭直接作为后续材料；或者，对所述块状丝瓜络炭先进行铜颗粒修饰处理，再作为后续材料；(2)复合材料制备a、将环氧树脂与三氯甲烷进行混合，以降低环氧树脂的粘度；然后，将混合物置于水浴条件下，磁力搅拌，后加入松果炭，并继续搅拌；然后，再加入钛酸钡，并超声处理；之后，再加入固化剂和N,N
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二甲基苯胺进行搅拌，搅拌后真空下除气泡，制得环氧树脂
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松果炭混合物；b、取环氧树脂
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松果炭混合物于模具中，先在底层平铺一层所述环氧树脂
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松果炭混合物，然后将步骤(1)中制备的块状丝瓜络炭进行平铺，最后，再平铺一层所述环氧树脂
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松果炭混合物；待环氧树脂
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松果炭混合物完全浸入块状丝瓜络炭，将材料连同模具一起置于热压机中进行固化。2.根据权利要求1所述的兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)a中，将天然丝瓜进行剪成大小30
×
80mm的块状丝瓜络；步骤(1)b中，将块状丝瓜络置于热压机中进行预压，预压厚度3mm。3.根据权利要求1所述的兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)c中，经过酚醛树脂处理的块状丝瓜络的获取方法为：将预压后的块状丝瓜络置于酚醛树脂乙醇混合液中2h，期间每隔20min用搅拌一次；然后，将涂覆酚醛树脂的块状丝瓜络置于热压机中进行固化，热压温度150℃，时间10min，厚度3mm。4.根据权利要求1所述的兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)c中，将预压后的块状丝瓜络或者经过酚醛树脂处理后的所述块状丝瓜络，置于管式炉中进行碳化，碳化的具体操作过程为：将相应的块状丝瓜络置于管式炉中，以10℃/min的升温速率，升温至800℃，并恒温1h，利用高纯氮作为保护气，流量为200mL/min；接着，在同样的降温速率下降至室温后，取出静置。5.根据权利要求1所述的兼具屏蔽与吸声功能的多孔网络复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)d中，对块状丝瓜络炭进行铜颗粒修饰处理的操作过程为：将块状丝瓜络炭放入180mL的HCL/HNO3混合物中，在70℃条件下，磁力搅拌6h，然后用去离子水反复冲洗酸化后的块状丝瓜络炭，直至滤液显中性；然后，将酸化丝瓜络炭放入50...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭勇，汪浩，陈玉霞，刘光辉，张清扬，徐润民，邬珊珊，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：