【技术实现步骤摘要】
本专利技术为先进功能材料制备，具体为一种多物理场控制电/磁二元相结构自组装电磁屏蔽材料的制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着玄武岩纤维被列为我国重点发展四大纤维材料之一的关键战略材料，玄武岩纤维及其复合材料被要求对电子电器、航天航空、汽车船舶、国防军工、医疗工程等领域产品迭代升级提供先进新材料技术支撑。特别是在6g高频率时代即将到来的背景下，电子产品高频率化、高功率化发展已成大势所趋，成倍激的电磁干扰、电磁辐射对电子产品和人体健康的潜在危害日趋严重，这对玄武岩纤维及其复合材料提出了集成高效能电磁屏蔽的新要求。虽然，玄武岩微纤维高长径比的尺度维度效应在形成物理屏蔽层方面独居优势，但是玄武岩纤维本身几乎不具备电、磁等功能特性，而且表面光滑、活性官能团较少的结构缺陷严重限制了大部分基于界面物理或化学修饰技术的高性能表面赋能，使得玄武岩纤维基复合材料很难作为先进功能材料匹配高频时代多级次市场技术产品升级迭代的应用需求。虽然，可以将磁性颗粒掺入玄武岩熔体制备磁性纤维(专利公开号cn113089133a)或加入玄武岩纤维浸润剂(专利公开号cn115947549a)拉丝制备磁性纤维，但是高温过程不可避免地使得磁性削弱甚至消磁，难以制备高性能玄武岩磁性复合纤维材料。因此，亟需一种基于分子/颗粒分子水平相互作用设计与调控的室温或低温环境下玄武岩纤维表面高性能化赋能修饰技术。
2、同时，常见基于导电屏蔽的树脂基电磁屏蔽材料内部导电颗粒与树脂分子链相互作用构筑的导电逾渗网络往往利于电磁波高效反射屏蔽，从而导致严重的二次污染；基于磁损耗屏
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于：针对现有技术存在的问题，提供一种多物理场控制电/磁二元相结构自组装电磁屏蔽材料的制备方法，这是一种在室温或低温环境下基于分子/颗粒分子水平相互作用设计与调控的玄武岩磁性纤维制备技术与产品；为玄武岩纤维的高性能化表面修饰赋能提供了一种新思路、新方法，能够切实助力玄武岩纤维应用领域拓展及其下游新产品的开发应用，具备广泛的应用前景。满足6g电子产品微型化迭代升级的电磁防护、抗电磁干扰需求，并且具备低成本产业化规模制备优势。
2、为了实现以上专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种多物理场控制电/磁二元相结构自组装电磁屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一：将玄武岩纤维经球磨、表面除杂后得玄武岩微纤维(bf)；配置ph值为4～7的含极性硅烷偶联剂的水溶液；在机械搅拌条件下将玄武岩微纤维分散于含极性硅烷偶联剂的水溶液中进行化学反应，制得经硅烷偶联剂表面修饰的玄武岩纤维；
5、步骤二：将步骤一制得表面修饰的玄武岩纤维分散于水性聚氨酯溶液，加入微纳磁性颗粒后，在加热回流条件下进一步交联反应，制得玄武岩基磁性微纤维；
6、步骤三：取树脂基体溶于分散有微纳导电颗粒的有机溶剂分散系中，再加入步骤二中的玄武岩基磁性微纤维后，在设定温度场和施加外磁场的条件下流延成膜，得到电/磁二元相自组装结构电磁屏蔽材料。
7、优选的，步骤一所述的玄武岩微纤维为市售玄武岩纤维经球磨15～20min并过1200目网筛制得，玄武岩微纤维的直径为6～25μm，长径比为4～20。
8、优选的，步骤一中所述含极性硅烷偶联剂的溶液为kh-550、kh-540氨基硅烷偶联剂或kh-570甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂的水溶液，极性硅烷偶联剂与去离子水的体积比为1:10～1:30。
9、优选的，步骤二中所述水性聚氨酯溶液包括w909579、a909856市售水性聚氨酯溶液，水性聚氨酯溶液的稀释倍率为1～15倍。
10、优选的，步骤三所述微纳导电颗粒为多壁碳纳米管、导电炭黑；微纳米导电颗粒的掺杂比例为10～25wt％；所述有机溶剂分散系为n,n-二甲基甲酰胺、氯仿、二氯甲烷中一种或两种复配物。
11、优选的，步骤三所述施加(定向)外磁场为圆形磁场、匀强磁场，磁场强度0.1～1.5t；设定温度场温度范围10～45℃。
12、优选的，所述微纳磁性颗粒为羧基化三氧化二铁、氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒；微纳磁性颗粒与玄武岩微纤维的质量比为1:2～1:4。
13、在匀强磁场中，所述的树脂基体为聚酰亚胺、聚丁二酸-己二酸丁二酯，树脂基体与玄武岩基磁性纤维的质量比为2:1～5:1；在圆形磁场及圆形磁场与匀强磁场的矢量叠加磁场中树脂基体为聚酰亚胺、聚乳酸、聚丁二酸-己二酸丁二酯，树脂基体与玄武岩基磁性微纤的质量比2:1～4:1。
14、优选的，步骤三所述树脂基体为聚酰亚胺、聚乳酸、聚丁二酸-己二酸丁二酯；树脂基体与玄武岩基磁性微纤维的质量比为1:2～1:4。
15、本申请的第二个专利技术目的是保护采用以上任一所述方法或方法步骤组合得到的电/磁二元相自组装电磁屏蔽材料，该电/磁二元相自组装结构电磁屏蔽材料在常温下的几何厚度为1～2mm，导电率(σ)0.5～2.0s/m，相对磁导率(μr)1.0～1.5，相对介电常数(εr)100～200、磁损耗正切(tanδμ)0.50～0.99、介质损耗正切0.01～0.09。
16、本申请的第三个专利技术目的是保护以上所述的电/磁二元相自组装电磁屏蔽材料在电磁防护领域的应用。
17、与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、(一)、本专利技术公开了一种室温或低温环境下基于分子/颗粒分子水平相互作用设计与调控的玄武岩磁性纤维制备技术，为玄武岩纤维的高性能化表面修饰赋能提供了一种新思路、新方法，能够切实助力玄武岩纤维应用领域拓展及其下游新产品的开发应用，具备广泛的应用前景。
19、(二)、本专利技术公开了一种多物理场控制电/磁二元相自组装结构电磁屏蔽材料的制备方法，面向高频电磁防护领域提供了一种高效能电磁吸收轻薄化先进材料及其关键制备技术，满足6g电子产品微型化迭代升级的电磁防护、抗电磁干扰需求，并且具备低成本产业化规模制备优势。
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1.一种多物理场控制电/磁二元相电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述的玄武岩微纤维为市售玄武岩纤维经球磨15～20min并过1200目网筛制得，直径为6～25μm，长径比为4～20。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述含极性硅烷偶联剂的溶液为KH-550、KH-540氨基硅烷偶联剂或KH-570甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂的水溶液，极性硅烷偶联剂与去离子水的体积比为1:10～1:30。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述水性聚氨酯溶液包括W909579、A909856市售水性聚氨酯溶液；水性聚氨酯溶液的稀释倍率为1～15倍。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述微纳磁性颗粒为羧基化三氧化二铁、氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒；微纳磁性颗粒与玄武岩微纤维的质量比为1:2～1:4。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述微纳导电颗粒为多壁碳纳米管、导
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述施加外磁场为圆形磁场、匀强磁场及二者的矢量叠加磁场，磁场的强度为0.1～1.5T，设定温度场温度范围10～45℃。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，在匀强磁场中，所述的树脂基体为聚酰亚胺、聚丁二酸-己二酸丁二酯，树脂基体与玄武岩基磁性纤维的质量比为2:1～5:1；在圆形磁场及圆形磁场与匀强磁场的矢量叠加磁场中树脂基体为聚酰亚胺、聚乳酸、聚丁二酸-己二酸丁二酯，树脂基体与玄武岩基磁性微纤的质量比2:1～4:1。
9.根据权利要求1-8中任一所述方法得到的电/磁二元相电磁屏蔽材料，其特征在于，该材料在常温下的几何厚度为1～2mm，导电率0.5～2.0S/m，相对磁导率1.0～1.5，相对介电常数100～200、磁损耗正切0.50～0.99、介质损耗正切0.01～0.09。
10.如权利要求9所述的电/磁二元相电磁屏蔽材料在电磁防护领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多物理场控制电/磁二元相电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述的玄武岩微纤维为市售玄武岩纤维经球磨15～20min并过1200目网筛制得，直径为6～25μm，长径比为4～20。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述含极性硅烷偶联剂的溶液为kh-550、kh-540氨基硅烷偶联剂或kh-570甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂的水溶液，极性硅烷偶联剂与去离子水的体积比为1:10～1:30。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述水性聚氨酯溶液包括w909579、a909856市售水性聚氨酯溶液；水性聚氨酯溶液的稀释倍率为1～15倍。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述微纳磁性颗粒为羧基化三氧化二铁、氨基化三氧化二铁磁性纳米颗粒；微纳磁性颗粒与玄武岩微纤维的质量比为1:2～1:4。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述微纳导电颗粒为多壁碳纳米管、导电炭黑...
【专利技术属性】
技术研发人员：何毅，王伟，谢斌，何佳钰，魏燕，赖川，漆吉，曾军，姚博馨，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：
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