【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电磁屏蔽添加剂、电磁屏蔽复合材料及其制备方法，属于电磁屏蔽材料。
技术介绍
1、随着5g设备等尖端电子产品的快速发展，高频通信设备向着微型化、集成化、轻量化、多功能化等方向发展。电子设备的微型化和集成化会使其功率密度显著增加，从而导致大量电磁辐射的产生，进而损害身体和心理健康，还会影响其它精密电子设备的正常运行。因此，消除电子设备的电磁干扰愈发重要。理想的电磁干扰屏蔽材料要求具有优异的电磁干扰屏蔽效能、灵活性、易加工和良好的设计自由度。相比于传统的电磁干扰屏蔽材料(如金属和金属合金)，聚合物复合材料具有重量轻、易加工和良好的设计自由度等优点。
2、但是由于电磁屏蔽性能随材料的电导率的增大而增大，而聚合物复合材料的导电性普遍较差，因此，导电性是影响聚合物复合材料的屏蔽电磁干扰性能的重要因素。另外，伴随着电子产品的更新升级，电子设备的功耗不断增大，发热量也随之快速上升，导致工作效率降低。因此，在制备电磁屏蔽材料时，需要考虑材料的导热性能。为了获得具有高导电/导热的聚合物复合材料，通常需要填充大量的导电/导热填料。导电/导热填料包括碳系材料(如炭黑、石墨、石墨烯、碳纤维和碳纳米管等)和金属材料(如铜、铝、镍等)。向聚合物材料中填充大量的导电/导热填料不仅会增加成本，还会降低聚合物的综合性能。因此，为了在相对较低导电/导热填料含量下实现聚合物复合材料的电磁屏蔽性能和导热性能的提升，通常需要采取各种方法使导电/导热填料在聚合物基体中选择性分布以相互连接形成三维导电/导热通路，进而增强电磁波的衰减并消散热量积聚
3、chen等人在文献《robust and mechanically and electrically self-healinghydrogel for efficient electromagnetic interference shielding》中，通过将多壁碳纳米管(mwcnts)引入疏水缔合聚丙烯酰胺(pam)水凝胶中，使用纤维素纳米纤维(cnf)作为分散剂，成功制备出了具有高机械强度、自修复能力、高效的电磁干扰屏蔽性能的水凝胶，制备的水凝胶的电磁屏蔽效能最高可达28.5db。此外，室温下，该文献中制备的水凝胶在机械损伤后能够快速恢复其电导率和电磁屏蔽屏蔽效能，无需任何外部刺激。中国专利文献cn113501976a公开了一种电磁屏蔽自修复亲肤水凝胶的制备方法，该文献公开的电磁屏蔽自修复亲肤水凝胶的制备方法包括以下步骤：(1)将竹荪进行预碳化，得到预碳化的竹荪粉末，然后采用活化剂(氢氧化钾、氢氧化钠、二氧化锌、磷酸)对预碳化的竹荪粉末进行活化，再将活化后的竹荪粉末进行高温热解，得到生物质碳粉末；(2)将生物质碳粉末加入氯化亚锡溶液中进行敏化，得到预处理的生物质碳粉末；(3)将预处理的生物质碳粉末加入化学镀液中进行化学镀，得到磁性电磁屏蔽粉末；(4)将磁性电磁屏蔽粉末、分散剂、表面活性剂、甲基丙烯酸月桂酯、氧化石墨烯和壳聚糖混合，得到混合溶液，然后将混合溶液、引发剂、聚合单体和交联剂混合均匀，静置凝胶化反应后，得到电磁屏蔽自修复亲肤水凝胶。该专利文献制备的电磁屏蔽自修复亲肤水凝胶具有电磁屏蔽和自修复的双重功能，其电磁屏蔽效能在x波段高达57db，其在受到损伤后在常温下就能够实现自修复，且自修复响应速度快，修复后的水凝胶的电磁屏蔽效能在x波段可达45db。
4、上述现有技术公开的电磁屏蔽自修复水凝胶中的导电填料(多壁碳纳米管或磁性电磁屏蔽粉末)在聚丙烯酰胺凝胶基体中均为无序分布，导电填料不能形成有效导电通路，造成电磁屏蔽效能和导热性能偏差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种电磁屏蔽添加剂，可以解决目前电磁屏蔽添加剂制备的电磁屏蔽材料存在电磁屏蔽效能和导热性能偏差的问题。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，可以解决目前制备的电磁屏蔽材料存在电磁屏蔽效能和导热性能偏差的问题。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种电磁屏蔽复合材料，可以解决目前电磁屏蔽材料存在电磁屏蔽效能和导热性能偏差的问题。
4、为了实现以上目的，本专利技术的电磁屏蔽添加剂所采用的技术方案为：
5、一种电磁屏蔽添加剂，由可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒和导电填料在水中进行混合制得，混合过程中，可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒吸水凝胶化形成聚丙烯酰胺凝胶颗粒，同时导电填料吸附在聚丙烯酰胺凝胶颗粒上；所述可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒由丙烯酰胺类单体和交联剂在引发剂的作用下于溶剂中进行聚合反应后经干燥、粉碎制得；所述可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒的粒度不大于500μm，所述可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒和导电填料的质量比为1:(0.1～1)。
6、本专利技术的电磁屏蔽添加剂，利用聚丙烯酰胺凝胶颗粒吸附导电填料制得，采用本专利技术的电磁屏蔽添加剂制备聚合物基电磁屏蔽复合材料时，电磁屏蔽添加剂可以在聚合物基体中相互搭接，形成连续的导电网络，提高材料的导电导热性能。此外，当制得的电磁屏蔽复合材料在破碎后，导电填料依然吸附在聚丙烯酰胺凝胶颗粒上，将破碎后的材料在溶剂中进行混合、成型、干燥后，依然可以得到性能较好的电磁屏蔽复合材料。
7、优选地，所述导电填料为石墨、石墨烯、碳纳米管、炭黑。
8、优选地，所述导电填料为石墨、石墨烯、炭黑，导电填料的平均粒度为0.01～50μm；所述导电填料为多壁碳纳米管，多壁碳纳米管的平均内直径为1～20nm，平均外直径为5～100nm，平均长度为1～50μm。
9、优选地，制备可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒所用的交联剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为水溶性引发剂，丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺；制备可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒所用的引发剂为过硫酸盐；制备可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒所用的丙烯酰胺类单体、交联剂、引发剂和水的质量比为100:(0.1～5):(0.1～1):(100～500)，聚合反应的温度为50～60℃，聚合反应的时间不少于5h。
10、优选地，可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒和导电填料在水中进行混合是将导电填料的分散液和可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒进行混合，所述导电填料的分散液由导电填料和水组成，所述导电填料的分散液的质量分数为0.1～10％。
11、优选地，导电填料的分散液和可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒进行混合的时间不少于1min。
12、本专利技术的电磁屏蔽复合材料的制备方法所采用的技术方案为：
13、一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：将热塑性聚合物和如上所述的电磁屏蔽添加剂在溶剂中进行混合，得到混合料，然后将混合料进行成型、干燥，得到电磁屏蔽复合材料；所述热塑性聚合物为聚丙烯酰胺、苯乙烯-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电磁屏蔽添加剂，其特征在于，由可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒和导电填料在水中进行混合制得，混合过程中，可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒吸水凝胶化形成聚丙烯酰胺凝胶颗粒，同时导电填料吸附在聚丙烯酰胺凝胶颗粒上；所述可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒由丙烯酰胺类单体和交联剂在引发剂的作用下于溶剂中进行聚合反应后经干燥、粉碎制得；所述可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒的粒度不大于500μm，所述可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒和导电填料的质量比为1:(0.1～1)。
2.如权利要求1所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，所述导电填料为石墨、石墨烯、碳纳米管、炭黑。
3.如权利要求2所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，所述导电填料为石墨、石墨烯、炭黑，导电填料的平均粒度为0.01～50μm；所述导电填料为多壁碳纳米管，多壁碳纳米管的平均内直径为1～20nm，平均外直径为5～100nm，平均长度为1～50μm。
4.如权利要求1所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，制备可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒所用的交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为水溶性引发剂，丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺；制备可凝胶化聚
5.如权利要求1-4中任一项所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒和导电填料在水中进行混合是将导电填料的分散液和可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒进行混合，所述导电填料的分散液由导电填料和水组成，所述导电填料的分散液的质量分数为0.1～10％。
6.如权利要求5所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，导电填料的分散液和可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒进行混合的时间不少于1min。
7.一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将热塑性聚合物和如权利要求1-6中任一项所述的电磁屏蔽添加剂在溶剂中进行混合，得到混合料，然后将混合料进行成型、干燥，得到电磁屏蔽复合材料；所述热塑性聚合物为聚丙烯酰胺、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、热塑性聚氨酯；所述热塑性聚合物和制备电磁屏蔽添加剂所用的可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒的质量比为(0.05～1):1。
8.如权利要求7所述的电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺由丙烯酰胺类单体、甲基丙烯酸烷基酯和阴离子表面活性剂在引发剂的作用下于水中进行聚合反应后经干燥、粉碎制得，所述聚丙烯酰胺的粒度不大于100μm；制备聚丙烯酰胺所用的甲基丙烯酸烷基酯中的烷基为C12～C20烷基，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐、十二烷基硫酸盐、柠檬酸盐，引发剂为水溶性引发剂，丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺；制备聚丙烯酰胺所用的引发剂为过硫酸盐；制备聚丙烯酰胺所用的丙烯酰胺类单体、甲基丙烯酸烷基酯、阴离子表面活性剂、引发剂和水的质量比为100:(5～20):(10～50):(0.1～1):(100～500)，聚合反应的温度为50～60℃，聚合反应的时间不少于5h；所述热塑性聚合物为聚丙烯酰胺，制备电磁屏蔽复合材料所用的溶剂为水，热塑性聚合物和电磁屏蔽添加剂进行混合的时间不少于3min；所述热塑性聚合物为聚丙烯酰胺，成型的方法包括以下步骤：将混合料进行过滤，过滤所得滤饼即为成型后的材料。
9.如权利要求7所述的电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述热塑性聚合物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、热塑性聚氨酯，制备电磁屏蔽复合材料所用的溶剂为热塑性聚合物的良性有机溶剂；热塑性聚合物和电磁屏蔽添加剂进行混合至热塑性聚合物充分溶解，得到所述混合料；所述热塑性聚合物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、热塑性聚氨酯，所述成型的方法包括以下步骤：将混合料倒入模具中后进行干燥。
10.一种如权利要求7-9中任一项所述的电磁屏蔽复合材料的制备方法制备的电磁屏蔽复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种电磁屏蔽添加剂，其特征在于，由可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒和导电填料在水中进行混合制得，混合过程中，可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒吸水凝胶化形成聚丙烯酰胺凝胶颗粒，同时导电填料吸附在聚丙烯酰胺凝胶颗粒上；所述可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒由丙烯酰胺类单体和交联剂在引发剂的作用下于溶剂中进行聚合反应后经干燥、粉碎制得；所述可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒的粒度不大于500μm，所述可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒和导电填料的质量比为1:(0.1～1)。
2.如权利要求1所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，所述导电填料为石墨、石墨烯、碳纳米管、炭黑。
3.如权利要求2所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，所述导电填料为石墨、石墨烯、炭黑，导电填料的平均粒度为0.01～50μm；所述导电填料为多壁碳纳米管，多壁碳纳米管的平均内直径为1～20nm，平均外直径为5～100nm，平均长度为1～50μm。
4.如权利要求1所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，制备可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒所用的交联剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为水溶性引发剂，丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺；制备可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒所用的引发剂为过硫酸盐；制备可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒所用的丙烯酰胺类单体、交联剂、引发剂和水的质量比为100:(0.1～5):(0.1～1):(100～500)，聚合反应的温度为50～60℃，聚合反应的时间不少于5h。
5.如权利要求1-4中任一项所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒和导电填料在水中进行混合是将导电填料的分散液和可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒进行混合，所述导电填料的分散液由导电填料和水组成，所述导电填料的分散液的质量分数为0.1～10％。
6.如权利要求5所述的电磁屏蔽添加剂，其特征在于，导电填料的分散液和可凝胶化聚丙烯酰胺颗粒进行混合的时间不少于1min。
7.一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将热塑性聚合...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，陆昶，李想，庞新厂，高喜平，姚大虎，柳亚辉，刘翠云，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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