一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种MXene/改性聚合物气凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及气凝胶制备领域，具体涉及一种
MXene/
改性聚合物气凝胶及其制备方法，同时，还涉及该制备方法制备的
MXene/
改性聚合物气凝胶的应用
。

技术介绍

[0002]近年来，随着第五代
(5G)
通信技术和便携设备的快速发展，电磁辐射污染已经成为一个全球性的问题，引起了世界各国研究人员的广泛关注
。
开发高效的电磁干扰屏蔽材料对于保护精密设备和人体健康免受外界辐射是必要和迫切的
。
目前，国内电磁屏蔽材料存在密度大
、
易损坏
、
难加工等问题
。
[0003]过渡金属碳
/
氮化物
(MXene)
是一种新兴的二维材料，自从
2011
年被发现以来，受到了广泛的关注与研究
。MXene
因其金属般的高电导率而对电磁波具有很高的反射率被广泛应用到电磁屏蔽领域
。
但是一般
MXene
材料是以粉状或者薄膜的形式宏观存在的，其结构极其致密导致密度较大，并且
MXene
的自组装能力弱，无法独立形成结构稳定的三维结构，严重的影响了
MXene
在电磁屏蔽领域中的应用
。
气凝胶具有比表面积大
、
孔径可调
、
骨架可调
、/>表面性质特殊等独特优点使得其成为理想的电磁屏蔽材料
。
将
MXene
作为分散相与聚合物组装是目前制备
MXene
气凝胶的有效方法
。
[0004]目前已报道的利用聚合物来与
MXene
悬浮液混合的材料有：明胶
、
聚丙烯酸
、
海藻酸钠等
。
但是
MXene
在黏度较大的体系中分散性较差，无法形成有效导电网络，从而影响电磁屏蔽性能
。
并且
MXene
易氧化，在与其他材料混合时搅拌时间不宜过长，在完全混合的前提下需要控制时间
。
同时，
MXene
在材料中的含量会影响工艺条件，要控制
MXene
比例具有一定难度
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供了一种
MXene/
改性聚合物气凝胶及其制备方法，利用多巴胺改性的透明质酸钠和四硼酸钠作为骨架支撑材料，单层
MXene
为导电填料，制备得到的
MXene
气凝胶具有质轻
、
高导电性和优秀的电磁屏蔽性能，且力学性能良好
。
[0006]本专利技术还有一个目的在于提供了一种上述方法制备的
MXene/
改性聚合物气凝胶在电磁干扰屏蔽方面的应用，电磁屏蔽效果好
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种
MXene/
改性聚合物气凝胶的制备方法，包括：
[0008]首先取
3ml 10mg/ml MXene
分散液，然后加入
15
～
60mg
多巴胺接枝透明质酸钠
(HAC)
，待其完全溶解后加入
12
～
48mg
四硼酸钠，继续搅拌
30min
，再将其放入盛有液氮的容器中，使模具金属底座与液氮接触进行定向冷冻，并置于
‑
10℃
下冷冻
2h
，然后再置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥，即可得到
MXene/
改性聚合物气凝胶
。
[0009]可选的，所述多巴胺接枝透明质酸钠的制备步骤包括：
[0010]第一步
、
配制
0.01mol/L
的
PBS
缓冲溶液
(1L)
：
[0011]称取
7.9g
氯化钠
、0.2g
氯化钾
、0.24g
磷酸二氢钾和
1.8g
磷酸氢二钾加入装有
300mL
去离子水的
500ml
烧杯中，在常温下磁力搅拌溶解，然后转移到
1L
的容量瓶中，加入去离子水定容，即可得到
0.01mol/L
的
PBS
缓冲溶液，溶液配置完成后置于
4℃
冰箱中保存；
[0012]第二步
、
多巴胺接枝透明质酸钠的制备：
[0013]1)
在室温下，称取
1g
透明质酸钠，装入三口烧瓶中，再加入
100mL1mol/L
的
PBS
缓冲溶液，搅拌至透明质酸钠完全溶解，然后调节溶液的
pH
为5左右，再依次加入
0.286g N
‑
羟基琥珀酰亚胺
(NHS)
和催化剂
0.476g 1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基
)
‑3‑
乙基碳二亚胺
(EDC)
，待其充分搅拌溶解后，再通氮气
30min
防止多巴胺被氧化，加入多巴胺
0.566g
，在冰浴下反应
12h
；
[0014]2)
将反应后粗产物置于截留分子量为
14kDa
的透析袋中，用去离子水透析2天，每隔
12h
换一次去离子水，除去溶液中残留的催化剂和未反应的单体得到接枝产物，将透析后的溶液进行冷冻干燥，即可得到多巴胺接枝透明质酸钠
。
[0015]其反应如下所示：
[0016][0017]由上，本专利技术采用
MXene
与聚合物掺杂制作成气凝胶，来降低复合材料的密度；将
MXene
与
HAC(
多巴胺接枝到透明质酸钠上
)
材料进行掺杂，
HAC
上的酚羟基会优先氧化，从而保护
MXene
，减缓
MXene
在空气中的氧化，为
MXene
基复合气凝胶提供了一种抗氧化能力
。
解决了
MXene
堆积不易成型
、MXene
容易氧化
、
材料整体密度高问题
。
[0018]相应的，本专利技术还要求保护一种前述的制备方法制备的
MXene/
改性聚合物气凝胶
。MXene/...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
MXene/
改性聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于，包括：首先取
3ml 10mg/ml MXene
分散液，然后加入
15
～
60mg
多巴胺接枝透明质酸钠，待其完全溶解后加入
12
～
48mg
四硼酸钠，继续搅拌
30min
，再将其放入盛有液氮的容器中，使模具金属底座与液氮接触进行定向冷冻，并置于
‑
10℃
下冷冻
2h
，然后再置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥，即可得到
MXene/
改性聚合物气凝胶
。2.
如权利要求1所述的
MXene/
改性聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于，所述多巴胺接枝透明质酸钠的制备步骤包括：第一步
、
配制
0.01mol/L
的
PBS
缓冲溶液：称取
7.9g
氯化钠
、0.2g
氯化钾
、0.24g
磷酸二氢钾和
1.8g
磷酸氢二钾加入装有
300mL
去离子水的
500ml
烧杯中，在常温下磁力搅拌溶解，然后转移到
1L
的容量瓶中，加入去离子水定容，即可得到
0.01mol/L
的
PBS...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹一平，李世兴，朱超，蔡少君，赵东，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：