一种新型电磁屏蔽填料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种新型电磁屏蔽填料的制备方法及其应用，该新型电磁屏蔽填料的制备方法是：以干净的玻璃微珠为模板，首先对模板表面进行巯基化或氨基化修饰，再采用化学镀银方法使银纳米粒子不断地在模板表面定向沉积并逐渐长大，得到核壳结构完整的银包玻璃微珠复合粒子；然后用氢氟酸溶液溶去模板，再经抽滤、洗涤、干燥，得到结构完整的空心银微球，其作为电磁屏蔽填料。本发明专利技术制备的新型电磁屏蔽填料导电性能良好，并且对于现有导电银粉相比成本至少降低６５％，重量减轻８０％以上，用其作为屏蔽填料制备的电磁屏蔽复合材料具有较好的屏蔽效能，在电磁兼容工程、防信息泄漏和电磁干扰应用等方面将具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属无机材料领域，特别是涉及一种新型电磁屏蔽填料的制备方法及其应用。
技术介绍
随着当今电子工业的飞速发展，使电气、电子产品上的电子线路与元器件高度集成化、微型化和数字化，造成了大量的负面效应，如电磁信息泄漏和电磁辐射污染等。电磁屏蔽(Shielding)技术是提高电气、电子等设备的电磁兼容性水平的一种有效措施。电磁屏蔽材料是实现电磁屏蔽技术的物质基础。在电磁屏蔽材料的应用与研究方面，传统的导电填料一般是具有高导电率或高导磁率的粉体材料，如银粉、铜粉、镍粉或银包铜粉和银包镍粉等。而这些填料普遍存在密度大和成本高，在配制电磁屏蔽涂料时易沉降，从而降低其表面电阻率，影响其屏蔽性能。 近年来，空心金属球由于具有低密度、优良的化学稳定性和高比表面积一直是研究者们的研究热点之一。与传统的导电填料相比，空心金属球能够较好地弥补这些屏蔽填料固有的缺限。采用模板法是制备空心粒子的一种简单合成方法。通常，空心金属粒子采用两步法制备，先是在胶体粒子的表面包覆一层薄的金属层(或是其前躯体)；然后采用化学腐蚀或煅烧的方法去掉胶体模板。这些模板主要包括硅胶粒子、聚苯乙烯粒子、硒胶体粒子、陶瓷空心球和微乳滴等。然而这些方法存在壳层结构不完整以及当去掉模板后壳层结构被破坏等问题，并且这些方法制备的空心银微球不适合运用在功能复合材料当中，因为其中所使用的模板粒子必须自行合成或高价买到，造成大量制备空心银微球这一技术瓶颈。 迄今，在空心贵金属粒子的性能研究中，主要集中在光子晶体、催化、表面增强拉曼散射、生物化学传感器、抗菌材料等方面，没有任何关于空心银微球运用在复合功能材料中研究其电性能和电磁屏蔽性能方面的文献报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新型电磁屏蔽填料的制备方法，该方法是以质轻的空心银微球作为导电填料，目的在于降低现有电磁屏蔽填料的成本和电磁屏蔽材料的密度，同时提出其在电磁屏蔽材料中的应用。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案以干净的玻璃微珠为模板，首先对模板表面进行巯基化或氨基化修饰，再采用化学镀银方法使银纳米粒子不断地在模板表面定向沉积并逐渐长大，得到核壳结构完整的银包玻璃微珠复合粒子；然后用氢氟酸溶液溶去模板，再经抽滤、洗涤、干燥，得到结构完整的空心银微球。该空心银微球为导电填料。 本专利技术与现有技术相比具有以下的主要优点 本专利技术提供的新型电磁屏蔽填料为具有空心结构的银微球；其具有轻质的特点，如导电银粉的密度约为10. 6g/cm3，而空心银微球的密度约为1. 89g/cm3 ;在较低的质量分数下，用其作为电磁屏蔽填料制备的电磁屏蔽涂料在电磁波的频段为4. 0-12. 4GHz下，测试了其屏蔽效能(SE)，见图l和图2。对比这两张图，空心银微球涂料仍具有较好的屏蔽效能，其SE为16 21dB，以及良好的导电性能，电阻率为0.0138Q cm;然而导电银粉涂料在较低的质量分数下，无法构建良好的导电网络，所以为绝缘材料，其基本没有屏蔽性能。 本专利技术按照GJB 150.9-86《军用设备环境试验方法湿热试验》和GJB 360.2-87《电子及电气元件试验方法盐雾试验》对空心银微球涂层的环境适应性分别进行了测试，结果如下经过这些环境试验后，空心银微球涂层均未出现龟裂、起泡、剥落等现象；其电性能和SE未出现明显的下降。这些实验结果表明此专利技术合成的空心银微球仍保持着块体银材料优异的环境适应性，也说明其在电磁兼容工程应用方面具有较好的应用前景。 本专利技术制备的空心银微球价格低廉，对于现有导电银粉相比成本至少降低65%，重量减轻80%以上。这说明该空心银微球及其电磁屏蔽材料在防信息泄漏和电磁干扰等方面有广泛应用。附图说明 图1为用导电银粉制备的电磁屏蔽涂料(质量分数30% )的屏蔽效能 图2为用本专利技术的实施例5合成的空心银微球制备的电磁屏蔽涂料(质量分数30%)的屏蔽效能图。具体实施例方式本专利技术提供一种以廉价的玻璃微珠为模板，制备表面形貌和壳层可控的空心银微球的简单方法。银包玻璃微珠核壳复合粒子通过采用化学镀银技术在用三甲氧基巯基丙基硅氧烷修饰玻璃微珠上进行的。通过可控的还原反应使银纳米粒子不断地在玻璃微珠的表面定向沉积并逐渐长大，最后，经过氢氟酸溶液处理，得到结构完整的空心银微球。随后的溶核过程不仅简化制备路线，而且使去模板简单，得到空心银微球；以其为屏蔽填料，加工得到的电磁屏蔽涂料，具有良好的电性能、屏蔽效能以及耐环境性能力学性能，这表明该类材料有望在电磁兼容方面具有较好的应用前景。 下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明。 本专利技术提供的是一种新型电磁屏蔽填料的制备方法，即空心银微球。导电填料为空心银微球，因此具有质轻的特点。 本专利技术导电填料-银包玻璃微珠核壳复合粒子由以下步骤的方法制成 (1)清洗玻璃微珠其目的在于对玻璃微珠的表面除灰、除油，使表面活性增强。配制1 5%氢氧化钠溶液1500毫升，加入上述粉体约150克，搅拌15分钟。抽滤，用水清洗3次，至其pH值为7即可，烘干待用。 (2)对玻璃微珠的表面进行巯基化修饰取无水乙醇，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1 : (10 50)，硅烷偶联剂为Y-巯基-丙基三甲氧基硅烷或Y _氨基_丙基三甲氧基硅烷(上述偶联剂在使用前均进行减压蒸馏)。 (3)清洗表面改性后的玻璃微珠搅拌清洗数次，并且每次抽滤，直到滤液不产生泡沫为止。真空干燥，待用。 (4)配制成还原混合体 取还原剂溶解于去离子水中，得到还原溶液，同时加入在步骤(3)所得的包含表面经化学修饰后的玻璃微珠，同时加入聚合物作为表面活性剂，所述玻璃微珠与还原溶液的重量体积比为10 50克/升，聚合物与还原溶液的重量体积比为5 40克/升，并搅拌均匀配制成还原混合体，采用的聚合物表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇，采用的还原剂为甲醛溶液或葡萄糖和酒石酸或葡萄糖和酒石酸钾钠。还原剂为甲醛溶液，其与还原混合体的体积比为0.01 0.05 : 1 ;还原剂为葡萄糖和酒石酸，其与还原混合体的重量体积比为40 80克/升；酒石酸和葡萄糖的质量比为O.Ol 0. 1 : l;还原剂为葡萄糖和酒石酸钾钠，其与还原混合体的重量体积比为40 80克/升，其中酒石酸钠和葡萄糖的质量比为o. oi o. i : i。 (5)另取硝酸银、蒸馏水、氨水、氢氧化钠配制成银盐溶液，其中，硝酸银的浓度为0. 1 0. 5摩尔/升；氨水的浓度为0. 5 5摩尔/升；氢氧化钠的量以最终能将此溶液的pH值调节为12. 4 14. O之间即可。 (6)银包玻璃微珠核壳复合粒子的制成将所述还原混合体与银盐溶液混合搅拌，还原混合体与银盐溶液的体积比为2 1 : l，在室温下反应1 4小时，抽滤、用蒸馏水洗涤、在真空干燥箱中干燥，得银包玻璃微珠核壳复合粒子。 在将还原混合体与银盐溶液混合时，次序为应将银盐溶液倒入还原混合体中；反之，将会导致反应自分解情况严重，制备出来的银包玻璃微珠核壳复合粒子的微观形貌很差，以及用其制备出来的电磁屏蔽材料的性能也差。 (7)制成空心银微球先取市售氢氟酸慢慢倒入去离子水中，得到稀释后的氢氟酸溶液，二者体积比为l : (10 20)，再将银包玻璃微珠核壳复合粒子加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型电磁屏蔽填料的制备方法，电磁屏蔽填料为空心银微球，其特征是以干净的玻璃微珠为模板，首先对模板表面进行巯基化或氨基化修饰，再采用化学镀银方法使银纳米粒子不断地在模板表面定向沉积并逐渐长大，得到核壳结构完整的银包玻璃微珠复合粒子；然后用氢氟酸溶液溶去模板，再经抽滤、洗涤、干燥，得到结构完整的空心银微球。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：官建国，王一龙，章桥新，邵寒梅，张清杰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]