一种电磁屏蔽纳米纤维复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种电磁屏蔽纳米纤维复合材料及其制备方法，制备导电液；将耐高温纤维置于导电液后，反复进行浸渍、轧液；烘干后铺叠成网，获得第一纤维层；制备纺丝溶液；第一纤维层与负极相连接；将纺丝溶液通过静电纺丝的方式在第一纤维层表面制备纳米纤维网；对附着有纳米纤维网的第一纤维层进行高温烧结，在第一纤维层表面获得第二纤维层；将高强度纤维制备成高强度纤维网，再将高强度纤维网浸渍于树脂液后进行热轧、烘干，获得第三纤维层；将第三纤维层与第二纤维层粘接于一体，获得纳米纤维复合材料；以解决现有技术中常规纤维结构比表面积小、电磁屏蔽能力弱的问题。能力弱的问题。能力弱的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁屏蔽纳米纤维复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，尤其是涉及一种电磁屏蔽纳米纤维复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]微波是频率在3x108Hz～3x10
11
Hz的电磁波，其波长范围为10
‑3m～1m，微波按波长不同可进一步细化，生活中移动通信设备使用的是 L频段以下的电磁波，空间站、卫星通信设备使用的是 S 至 K 频段的电磁波，不同频率的电磁辐射会对设备和人体造成影响和危害，所以，应该及时采取有效的防护措施来降低电磁辐射带来的不利影响。把入射的电磁辐射的能量强度减小到允许的、对人体或者设备没有伤害的范围，一种解决方法是，从传播途径处遏制电磁波的传播。大力发展电磁波防护材料，使其在传播的过程中被反射或者被吸收，以此达到被保护体不受外来电磁波辐射的干扰，屏蔽作用其实就是抑制电磁波的继续传播，“切断”有可能产生电磁场糊合的路径，以此来实现对微波电磁辐射的防护，从而实现对敏感电子设备的保护，减少对工。
[0003]通常复合材料采用石墨烯、碳纤维作为电磁屏蔽材料制备复合材料，但是制备过程中一般直接模具成型，成品不具有弯曲能力，且在仅使用玻璃纤维或者高分子纤维复合材料时，通常不具有电磁屏蔽功能；CN106413367B 一种多功能高分子基多层电磁屏蔽材料及其制备方法提出了多层屏蔽结构材料，将高分子基导电功能层的物料和高分子基复合功能层的物料分别经挤出机熔融塑化挤出，并在汇流器出口处叠合在一起形成以下初始结构后，再经过与所述汇流器连接的若干层倍增器的多次层状叠合作用，形成的具有两相交替排布多层结构的挤出物，即高分子基多层复合材料：所述高分子基导电功能层的物料是由导电功能粒子填充的高分子基导电复合材料；所述高分子基复合功能层的物料是由复合功能粒子填充的高分子基导电复合材料，其中：所述复合功能粒子由导电功能粒子和其它功能粒子混合而成；所述初始结构可以是由高分子基导电功能层和高分子基复合功能层叠合而成的二层结构，或者是由高分子基导电功能层、高分子基复合功能层、高分子基导电功能层依次叠合而成的三层结构，或者是由高分子基复合功能层、高分子基导电功能层、高分子基复合功能层依次叠合而成的三层结构；高分子基导电功能层中的导电功能粒子为金属、炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的一种或多种。均采用的功能粒子添加，螺杆挤出成网，获得的复合材料纤维较粗，纤维构成比较宏观，比表面积小，电磁波进入复合材料后，反射、吸收能力较小。
[0004]因此，针对上述问题本专利技术急需提供一种电磁屏蔽纳米纤维复合材料及其制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电磁屏蔽纳米纤维复合材料及其制备方法，本专利技术提供的电磁屏蔽纳米纤维复合材料设有纤维层、纳米纤维层等结构，以解决现有技术中常规
纤维结构比表面积小、电磁屏蔽能力弱的问题。
[0006]本专利技术提供的一种电磁屏蔽纳米纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：S1.制备导电液；S2.将耐高温纤维置于导电液后，多次进行浸渍和轧液，烘干后铺叠成网，获得第一纤维层；S3.制备纺丝溶液；S4.第一纤维层与负极相连接；将纺丝溶液通过静电纺丝工艺在第一纤维层表面制备纳米纤维网；对附着有纳米纤维网的第一纤维层进行高温烧结，在第一纤维层表面获得第二纤维层；S5.将高强度纤维制备成高强度纤维网，再将高强度纤维网浸渍于树脂液后进行热轧和烘干，获得第三纤维层；S6.将第三纤维层与第二纤维层粘接于一体，获得纳米纤维复合材料；其中，步骤S3中，按质量分数计，纺丝溶液包括聚合物组分40～100份、电磁屏蔽组分60～150份、第一溶剂40～200份。
[0007]优选地，聚合物组分包括聚丙烯腈、聚醚型聚氨酯、三聚氰胺、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚甲基丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚N
‑
乙烯基吡咯烷酮或醇酸树脂中的任意一项；电磁屏蔽组分包括掺锑氧化锡、二氧化钒、银、铋、镍、硫酸钡、三氧化钨、钨酸铋、掺铝氧化锌或硫化银中的至少一项；其中，银、铋和镍的粒径均为1～5纳米；第一溶剂包括水、乙醇、苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚、三乙醇胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺或N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一项；其中，电磁屏蔽组分和聚合物组分的质量关系是：X=（1+n）Y,n=1～2;式中，n为系数，X为电磁屏蔽组分的质量，单位g，Y为聚合物组分的质量，单位g。
[0008]优选地，步骤S1中，导电液包括：水溶树脂40
‑
100份，导电粉末20
‑
70份，第二溶剂40～200份。
[0009]优选地，水溶树脂包括脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚N
‑
乙烯基吡咯烷酮或醇酸树脂中的任意一项；导电粉末包括石墨、炭黑、银、镍、铜、铝、锌、锡、氧化锡、氧化锌或硫化铁中的至少一项；第二溶剂包括水、酒精、N,N
‑
二甲基乙酰胺或N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一项。
[0010]优选地，步骤S2中，将耐高温纤维置于导电液后，进行至少2次浸渍和轧液；烘干方式采用预烘和烘干两步；成网方式采用针刺成网、编织成网或者气流成网中的任意一种；其中，耐高温纤维包括高硅氧玻璃纤维、石英玻璃纤维、芳纶纤维或聚酰亚胺纤维中的任意一项。
[0011]优选地，步骤S3中，制备纺丝溶液采用超声混合或搅拌混合中至少一种混合方式，制备纺丝溶液的控制温度在25～50℃之间。
[0012]优选地，步骤S4中，将第一纤维层铺放于金属板上，金属板通过电线负极相连接；将纺丝溶液置于带有喷射口的器皿中，喷射口采用金属导电材料，喷射口与正极连接；
同时开通正极和负极电源，通过静电纺丝的方式，将纺丝溶液牵伸至第一纤维层表面，制备纳米纤维网，由于第一纤维层由常规纤维构成，纤维之间结构比较蓬松，纳米纤维喷射至第一纤维层上时，会在第一纤维层表面纤维之间形成纳米纤维过渡层，纳米纤维形成以后厚度后，继续纺丝，形成纳米纤维层。
[0013]将纺丝溶液置于带有喷射口的器皿中，喷射口采用金属导电材料，喷射口与正极连接；同时开通正极和负极电源，通过静电纺丝的方式，将纺丝溶液牵伸至第一纤维层表面，制备纳米纤维网。
[0014]优选地，步骤S5中，将附着纳米纤维网的第一纤维层放置烧结炉内，进行真空烧结，烧结时间1h～3h，烧结温度为400℃～600℃之间，烧结后的纳米纤维网为第二纤维层。
[0015]优选地，步骤S6中，将高强度纤维通过非织造或者织造的方式制备成高强度纤维网，再将高强度纤维网浸渍于树脂液后进行热轧、烘干，热轧温度为50～70℃，烘干温度150～220℃，烘干时间10～30分钟，获得第三纤维层；其中，高强度纤维包括超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维或聚酰亚胺纤维中的任意一项；树脂液包括树脂50～120份、增韧剂15～50份、固化剂15～50份、第三溶剂50～2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁屏蔽纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.制备导电液；S2.将耐高温纤维置于导电液后，多次进行浸渍和轧液，烘干后铺叠成网，获得第一纤维层；S3.制备纺丝溶液；S4.第一纤维层与负极相连接；将纺丝溶液通过静电纺丝工艺在第一纤维层表面制备纳米纤维网；对附着有纳米纤维网的第一纤维层进行高温烧结，在第一纤维层表面获得第二纤维层；S5.将高强度纤维制备成高强度纤维网，再将高强度纤维网浸渍于树脂液后进行热轧和烘干，获得第三纤维层；S6.将第三纤维层与第二纤维层粘接于一体，获得纳米纤维复合材料；其中，步骤S3中，按质量分数计，纺丝溶液包括聚合物组分40～100份、电磁屏蔽组分60～150份、第一溶剂40～200份。2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于：聚合物组分包括聚丙烯腈、聚醚型聚氨酯、三聚氰胺、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚甲基丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚N
‑
乙烯基吡咯烷酮或醇酸树脂中的任意一项；电磁屏蔽组分包括掺锑氧化锡、二氧化钒、银、铋、镍、硫酸钡、三氧化钨、钨酸铋、掺铝氧化锌或硫化银中的至少一项；其中，银、铋和镍的粒径均为1～5纳米；第一溶剂包括水、乙醇、苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚、三乙醇胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺或N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一项；其中，电磁屏蔽组分和聚合物组分的质量关系是：X=（1+n）Y,n=1～2;式中，n为系数，X为电磁屏蔽组分的质量，单位g，Y为聚合物组分的质量，单位g。3.根据权利要求2所述的电磁屏蔽纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，导电液包括：水溶树脂40
‑
100份，导电粉末20
‑
70份，第二溶剂40～200份。4.根据权利要求3所述的电磁屏蔽纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于：水溶树脂包括脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚N
‑
乙烯基吡咯烷酮或醇酸树脂中的任意一项；导电粉末包括石墨、炭黑、银、镍、铜、铝、锌、锡、氧化锡、氧化锌或硫化铁中的至少一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：张毅，唐占文，韩宇，崔西峰，季宝锋，郝鹏君，邹云翔，
申请(专利权)人：北京爱思达航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：