一种柔性复合电磁屏蔽泡沫及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种柔性复合电磁屏蔽泡沫及其制备方法和应用，采用简单的溶液超声负载的方法，加入聚乙烯吡咯烷酮PVP来增强CNTs和聚氨酯泡沫的结合，有利于帮助CNTs牢固的粘附在聚氨酯泡沫上。除此之外，本发明专利技术方法将还碱金属盐引入碳纳米管内部，与石墨网络形成牢固的键合作用，再将键合碱金属离子的碳纳米管采用超声方式负载在泡沫上，以此提升柔性泡沫的导电性能，降低泡沫的趋肤厚度，显著提高了泡沫的电磁屏蔽效能，使本发明专利技术制备得到的柔性复合电磁屏蔽泡沫在电磁屏蔽及吸收方面具有较佳的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性复合电磁屏蔽泡沫及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚氨酯导电复合材料及其制备
，具体涉及一种柔性复合电磁屏蔽泡沫及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着通信电子技术的迅速发展，产生的电磁波会对电子设备造成电磁干扰(EMI)，对设备的运行稳定性和寿命产生不利影响。如果不提供屏蔽保护，产生的电磁污染不仅会危及电子设备的正常运行，还会影响人体健康，增加人类患病的风险。因此，消除有害电磁波对于保护电子通信设备和维护健康的人类生活环境至关重要。
[0003]三维导电泡沫具有重量轻、易加工、成本低、耐腐蚀性好等独特性能，有望成为新一代EMI屏蔽材料。为了制备电磁屏蔽性能良好的导电泡沫，通常采用直接共混或溶液共混的方法在泡沫基体中引入导电填料。
[0004]然而，这种传统的导电聚合物复合材料往往存在一些严重的缺陷，例如高比表面积导电填料之间π
‑
π相互作用强，这使得它们容易聚集而难以均匀分散在聚合物基体中。因此，需要高负载量的导电填料来实现互联导电路径。但是，导电填料的高负载量的不可避免地削弱了导电聚合物复合材料的机械强度和加工能力。为了解决这一缺点，采用浸涂的方式在聚合物泡沫的内部骨架表面上负载导电粒子，从而使泡沫具有EMI屏蔽功能。然而，这种超声上的导电粒子会使材料在长期的使用中，耐久性和填料在基体的含量也会有所下降，从而限制了该类材料在电磁屏蔽领域的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是针对现有技术中的不足，提供一种柔性复合电磁屏蔽泡沫的制备方法，通过提升导电填料与泡沫表面之间结合力，所获得柔性电磁屏蔽泡沫具有优异的力学性能、较高的恢复性、良好的电磁屏蔽效能、优异稳定性以及优秀的应变传感性能。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0007]一种柔性复合电磁屏蔽泡沫的制备方法，所述柔性复合电磁屏蔽泡沫的厚度为1
‑
100mm；所述制备方法包括以下步骤：
[0008]步骤(1)、将聚醚多元醇、去离子水、胺催化剂和硅油混合搅拌，制备得到前驱体溶液；在所述前驱体溶液中加入对二甲苯异氰酸酯TDI和锡催化剂快速搅拌，发泡，固化反应，即得到聚氨酯泡沫；所述聚氨酯泡沫的泡孔孔径为300
‑
500μm；
[0009]作为优选，所述聚醚多元醇为聚丙二醇(PPG)，分子量为2000；
[0010]作为优选，制备前驱体的搅拌速度为1600r/min，时间为10
‑
30min；
[0011]作为优选，制备泡沫的快速搅拌速度为2000r/min，时间为30s；
[0012]作为优选，固化温度为60℃，时间4小时；
[0013]步骤(2)、将填料加入去离子水中，超声分散，然后加入碱金属盐，搅拌均匀后得到填料质量含量为0.2％
‑
0.7％的悬浮液；所述填料包括碳纳米管CNTs和聚乙烯吡咯烷酮
PVP；
[0014]所述PVP不仅有帮助CNTs在溶液中的分散性，还有利于帮助CNTs牢固地粘附在聚氨酯泡沫上。
[0015]作为优选，选择细胞粉碎机超声分散，功率为250kHz，超声2小时；
[0016]作为优选，所述碳纳米管CNTs和聚乙烯吡咯烷酮PVP的质量比为(5
‑
10)：(1
‑
3)；碱金属盐与填料的质量比为(4
‑
9)：(5
‑
8)；所述聚醚多元醇和填料的质量比为10：(0.06
‑
0.07)；
[0017]作为优选，所述碱金属盐为钴盐、镍盐以及铁盐中的一种或几种；更为优选，所述碱金属盐为醋酸钴、醋酸镍、醋酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铁、氯化钴、氯化镍和氯化铁中的一种或几种；最为优选，所述碱金属盐为氯化铁。
[0018]作为优选，采用简单的溶液混合的方法，将碱金属盐引入碳纳米管中。此种方法让碱金属粒子被封装在碳纳米管中，与石墨网络形成牢固的键，有助于更多的正负电荷可以穿过PU和CNTs之间的界面。
[0019]作为优选，搅拌时间为1.5
‑
3h，搅拌速率为600～800r/min；
[0020]步骤(3)、将步骤(1)所得聚氨酯泡沫放置于步骤(2)的悬浮液中，超声处理后干燥即得到所述柔性复合电磁屏蔽泡沫。
[0021]作为优选，超声处理选用超声波清洗机，功率为40kHz，时间30min；
[0022]作为优选，烘干温度为50℃，时间4小时。
[0023]本专利技术的另一个目的是提供一种柔性复合电磁屏蔽泡沫，采用以上方法制备得到。
[0024]本专利技术的再一个目的是提供上述柔性复合电磁屏蔽泡沫在作为电磁屏蔽材料上的应用。
[0025]与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：
[0026](1)本专利技术提供一种柔性复合电磁屏蔽泡沫，包括聚氨酯多孔骨架、聚乙烯吡咯烷酮PVP、碱金属盐以及碳纳米管CNTs，所述碱金属盐、PVP和碳纳米管CNTs均匀分布在泡沫多孔骨架表面。本专利技术将碱金属盐溶于去离子水后作为溶剂，从而使碱金属盐分子被封装在碳纳米管CNTs内部，与石墨网络形成牢固的键，有利于更多的正负电荷穿过聚氨酯PU和CNTs之间的界面，从而提升柔性泡沫的导电性能，降低泡沫的趋肤厚度，提高电磁屏蔽效能；本专利技术还引入了PVP，既提升了碳管在水溶液中的分散性，也增强了CNTs对于聚氨酯泡沫的黏附作用，有利于CNTs更有效地吸附在聚氨酯泡沫上。
[0027](2)本专利技术提供的柔性复合电磁屏蔽泡沫具有优异的回弹性能，在经过100圈压缩循环之后，其强度回复和形变回复分别保持在80％～99％和85％～99％。
[0028](3)本专利技术提供的柔性复合电磁屏蔽泡沫可以通过调节超声时间的方式调节泡沫的表面的碱金属填料和碳纳米管的含量，进一步控制柔性复合电磁屏蔽泡沫的电磁屏蔽效能。
[0029](4)本专利技术提供的柔性复合电磁屏蔽泡沫同时兼顾低密度、适宜的电导率、优良的阻抗匹配以及损耗能力，在电磁屏蔽材料领域具有较佳的应用前景，其比表面积介于27～45mg/cm2，电导率介于7.72
×
10
‑5～1.1S/m，且该泡沫用作电磁屏蔽材料时，在厚度为20mm时，EMI SE值介于45
‑
62dB，吸波有效带宽介于8～12GHz。
附图说明
[0030]图1为实施例1制备的聚氨酯泡沫的SEM图；
[0031]图2为实施例1制备的柔性复合电磁屏蔽泡沫的SEM图；
[0032]图3为实施例1及对比例1
‑
3制得的电磁屏蔽泡沫的电磁屏蔽效能图；
[0033]图4为实施例1制备的柔性复合电磁屏蔽泡沫吸波示意图；
[0034]图5为实施例1的柔性复合电磁屏蔽泡沫在应变为80％的压力作用下的相对电阻变化值随时间的演变曲线；
[0035]图6为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性复合电磁屏蔽泡沫的制备方法，所述柔性复合电磁屏蔽泡沫的厚度为1
‑
100mm，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：步骤(1)、将聚醚多元醇、去离子水、胺催化剂和硅油混合搅拌，制备得到前驱体溶液；在所述前驱体溶液中加入对二甲苯异氰酸酯TDI和锡催化剂搅拌进行发泡，固化后得到聚氨酯泡沫；步骤(2)、将填料加入去离子水中，超声分散，然后加入碱金属盐，搅拌均匀后得到填料质量含量为0.2
‑
0.7％的悬浮液；所述填料包括碳纳米管CNTs和聚乙烯吡咯烷酮PVP；步骤(3)、将步骤(1)所得聚氨酯泡沫置于步骤(2)所得悬浮液中，超声处理后干燥，即得所述柔性复合电磁屏蔽泡沫。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚醚多元醇为聚丙二醇PPG。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中制备前驱体的搅拌速度为500
‑
3000r/min，时间为5
‑
60min；发泡过程中的搅拌速度为500
‑
3000r/min，时间为30
‑
500s。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱雨田，罗夷，陈建闻，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：