柔性导电复合纳米纤维薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及柔性导电复合纳米纤维薄膜及其制备方法。该柔性导电复合纳米纤维薄膜制备方法包括以下步骤：a、将芳纶纳米纤维薄膜浸入聚多巴胺缓冲液中改性，得到改性芳纶纳米纤维薄膜；b、将改性芳纶纳米纤维薄膜与银氨络合物离子溶液混匀，再加入葡萄糖溶液，干燥，得柔性导电芳纶纳米纤维薄膜；c、将聚乙烯醇溶液浇铸到柔性导电芳纶纳米纤维薄膜上，干燥，即得柔性导电复合纳米纤维薄膜。本发明专利技术对特殊结构的纳米纤维膜进行改性处理，使银纳米粒子均匀结合在纳米纤维膜表面，同时经聚乙烯醇处理后，所得柔性导电膜性能优异。该柔性导电复合纳米纤维薄膜在高电磁屏蔽材料领域具有重要的应用前景。磁屏蔽材料领域具有重要的应用前景。磁屏蔽材料领域具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
柔性导电复合纳米纤维薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及柔性导电复合纳米纤维薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着无线通讯设备的快速发展和更新换代，电磁波对人体、航空航天、机密安全的危害也随之增大。传统的电磁屏蔽材料大多是由金属材料构成的，虽然导电率高，但是存在刚性大、难以弯折的缺点。另外，虽然金属材料依然具有很高的利用价值，但是许多基于电化学镀金属的方法往往步骤复杂、能源消耗大。因此，高电磁屏蔽效能的柔性材料及成本低的开发方法越来越重要，未来需求也在持续增长。
[0003]目前，可以通过使用不同的聚合物作为基体材料来解决材料刚性大的问题，从而得到柔性较好的材料。常使用的聚合物底物有聚酯、聚酰亚胺、聚烯烃、聚乳酸、环氧树脂、硅橡胶等。聚合物基柔性导电薄膜主要以聚合物为基体，以炭黑、石墨烯、碳纳米管、二硫化钼、金属纳米线、金属颗粒和导电聚合物等为导电填料复合而成，从而实现能够控制的电导率。采用的制备方法主要包括共混法、浸涂法、旋涂法、喷涂法、刮涂法、电化学法和气相沉积法等。然而，有些聚合物基体本身力学性能不好，无法保证其在实际应用中的机械强度需求，大大限制了导电填料的发挥，难以达到柔性导电薄膜的应用需求。
[0004]专利CN201610899123.2公开了一种在聚四氟乙烯材料表面镀铜的方法，采用低温等离子处理，在聚四氟乙烯材料表面引入大量羧基，通过化学键之间的相互作用将所镀铜层与材料表面紧密结合。但该方法中所用的聚四氟乙烯材料的表面能极低，而且膜结构较单一，通过低温等离子体改性处理，改性效果不是很好，会导致最后镀层不均匀、导电性差、电磁屏蔽性差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种柔性导电复合纳米纤维薄膜及其制备方法。
[0006]本专利技术第一方面提供该柔性导电复合纳米纤维薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
[0007]a、将芳纶纳米纤维薄膜浸入聚多巴胺缓冲液中改性，得到改性芳纶纳米纤维薄膜；
[0008]b、将改性芳纶纳米纤维薄膜与银氨络合物离子溶液混匀，再加入葡萄糖溶液，干燥，得柔性导电芳纶纳米纤维薄膜；
[0009]c、将聚乙烯醇溶液浇铸到柔性导电芳纶纳米纤维薄膜上，干燥，即得柔性导电复合纳米纤维薄膜。
[0010]其中，步骤a中，所述芳纶纳米纤维薄膜是将芳纶纳米纤维分散液分散于水中，分散浓度为0.1～2mg/mL，过滤、干燥所得。
[0011]优选地，所述芳纶纳米纤维分散液是将芳纶纤维均匀分散于混合溶剂中所得。
[0012]更优选地，均匀分散于混合溶剂中的搅拌温度为10℃～40℃，搅拌速度为500～1000r/min，搅拌时间为3～7天。
[0013]更优选地，所述芳纶纳米纤维分散液满足以下至少一项：
[0014]所述芳纶纳米纤维分散液的最终浓度为1～2mg/mL。
[0015]所述混合溶剂是先将物质A溶于溶剂B中，再与二甲基亚砜混合所得。
[0016]进一步地，物质A为氢氧化钾、叔丁醇钾或氢氧化钠中至少一种。
[0017]进一步地，溶剂B为去离子水、乙醇或甲醇中的至少一种。
[0018]进一步地，物质A与溶剂B的物料比为：0.5～2.0g：20mL。
[0019]进一步地，物质A溶于溶剂B得到的混合溶液与二甲基亚砜的体积比为1:25。
[0020]其中，步骤a中，所述芳纶纤维为对位芳纶纱线纤维、对位芳纶短切纤维、对位芳纶织物纤维、对位芳纶沉析纤维、对位芳纶浆粕、间位芳纶短切纤维、间位芳纶沉析纤维、间位芳纶长丝中的至少一种。
[0021]其中，步骤a中，所述芳纶纳米纤维薄膜质量占比为1～5wt％。
[0022]其中，步骤a中，所述聚多巴胺缓冲液的浓度为1～5g/L。
[0023]其中，步骤b中，所述银氨络合物离子溶液是将硝酸银加入水中溶解后，加入氨水，形成的含有银氨络合物[Ag(NH3)2]+
离子的无色透明溶液。
[0024]其中，硝酸银与水的物料比为1～4：200g/mL。
[0025]其中，氨水加入量≥3mL。
[0026]其中，步骤b中，葡糖糖溶液、银氨络合物离子溶液的质量比为1～4：1～4。改性芳纶纳米纤维薄膜的质量不作要求。
[0027]其中，步骤b中，干燥时，在玻璃基板、不锈钢板或醋酸纤维素薄膜任意载体上进行。
[0028]其中，步骤c中，聚乙烯醇溶液质量百分占比为8～15wt％。
[0029]其中，在整个柔性导电复合纳米纤维薄膜制备过程中，过滤采用真空辅助过滤，压力为0.4MPa～0.8MPa。
[0030]进一步地，在整个柔性导电复合纳米纤维薄膜制备过程中，过滤后，薄膜干燥成型温度均为40～80℃。
[0031]本专利技术第二方面还提供了上述制备方法制备的柔性导电复合纳米纤维薄膜。
[0032]有益效果：
[0033]本专利技术以具有纳米尺度结构、高长径比、高耐热性和高力学性能的芳纶纳米纤维薄膜为基材，制备的柔性导电复合纳米纤维薄膜具有优异的柔性、耐热性、力学性能和高效的导电效果；
[0034]本专利技术利用聚多巴胺的自粘附性，经过聚多巴胺改性的芳纶纳米纤维薄膜能提供更多的活性位点，使芳纶纳米纤维薄膜表面接枝较多的活性基团，这些活性基团能够螯合Ag
+
，使Ag
+
均匀接枝在芳纶纳米纤维薄膜表面，为镀银反应提供活性中心，使最终生成的柔性导电复合纳米纤维薄膜致密均匀，性能优异；
[0035]本专利技术以银纳米粒子为导电填料均匀分布于芳纶纳米纤维基体表面并相互连接形成高效导电网络，从而使柔性导电复合纳米纤维薄膜具有高效的电导率；并且柔性导电
复合纳米纤维薄膜表面的聚乙烯醇与芳纶纳米纤维之间强的氢键作用，使得涂层与基体之间良好的结合，防止镀银层脱落的同时保持纳米纤维膜的柔韧性，且能进一步增强柔性导电复合纳米纤维薄膜的力学性能；
[0036]本专利技术方法容易操作，经济环保，形成的柔性导电复合纳米纤维薄膜的微孔结构以及表面的镀银层使材料具有优异的电磁屏蔽性能，能够解决电子元件间相互干扰的问题。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例1所得纯芳纶纳米纤维薄膜和柔性导电复合纳米纤维薄膜实物图；其中，(a)纯芳纶纳米纤维薄膜，(b)柔性导电芳纶纳米纤维薄膜；
[0038]图2为本专利技术实施例1所得柔性导电复合纳米纤维薄膜的表面电子扫描电镜图；
[0039]图3为本专利技术实施例1所得柔性导电复合纳米纤维薄膜的万能电表测试图；
[0040]图4为本专利技术实施例1所得柔性导电复合纳米纤维薄膜提供的电磁屏蔽性能图。
具体实施方式
[0041]纳米纤维材料不仅质量轻、柔性高，而且比表面积大、活性位点较多和水分散性较好。聚乙烯醇是一种环境友好型的可生物降解高分子材料，价格低廉，它的分子链中含有大量的亲水基团，故其拥有优异的亲水性和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.柔性导电复合纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、将芳纶纳米纤维薄膜浸入聚多巴胺缓冲液中改性，得到改性芳纶纳米纤维薄膜；b、将改性芳纶纳米纤维薄膜与银氨络合物离子溶液混匀，再加入葡萄糖溶液，干燥，得柔性导电芳纶纳米纤维薄膜；c、将聚乙烯醇溶液浇铸到柔性导电芳纶纳米纤维薄膜上，干燥，即得柔性导电复合纳米纤维薄膜。2.根据权利要求1所述的柔性导电复合纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述芳纶纳米纤维薄膜是将芳纶纳米纤维分散液分散于水中，分散浓度为0.1～2mg/mL，过滤、干燥所得；优选地，所述芳纶纳米纤维分散液是将芳纶纤维均匀分散于混合溶剂中所得；更优选地，均匀分散于混合溶剂中的搅拌温度为10℃～40℃，搅拌速度为500～1000r/min，搅拌时间为3～7天。3.根据权利要求2所述的柔性导电复合纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于：所述芳纶纳米纤维分散液满足以下至少一项：所述芳纶纳米纤维分散液的最终浓度为1～2mg/mL；所述混合溶剂是先将物质A溶于溶剂B中，再与二甲基亚砜混合所得；进一步地，物质A为氢氧化钾、叔丁醇钾或氢氧化钠中至少一种；进一步地，溶剂B为去离子水、乙醇或甲醇中的至少一种；进一步地，物质A与溶剂B的物料比为：0.5～2.0g：20mL；进一步地，物质A溶于溶剂B得到的混合溶液与二甲基亚砜的体积比为1:25。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖景刚，孙义兴，韦南君，刘洋，李一博，
申请(专利权)人：四川华造宏材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：