[發明專利]一種碳納米管電磁波屏蔽紙的制備方法

無效

• 申請號: 201310173486.4
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103266542A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 徐恒
• 申請（專利權）人: 上海理工大學;上海出版印刷高等專科學校
• 主分類號: D21H27/22
• 分類號: D21H27/22;C09D11/02;C09D11/08;C09D11/10;C09D11/14
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 何新平

技術領域

本發明屬于化學和功能材料領域，涉及一種電磁波屏蔽紙張的制備方法。

背景技術

隨著電子電器（如精密儀器、手機、電腦、微波爐等）的大量使用，現代生活中存在日益嚴重的電磁污染。電磁污染被公認為四大污染之一，它不僅對人體有害，而且會使精密儀器受到干擾，甚至無法正常運轉。為了減少電磁波的危害，最好的方法是使用電磁波屏蔽材料對其進行屏蔽。

理想的電磁波屏蔽材料應具有質量輕、厚度薄、吸收電磁波頻段寬、環境適應性強等特點，能夠有效的屏蔽電磁波。為了達到最大的電磁波屏蔽效果，防止電磁干擾，電磁波屏蔽材料應具有較大的電導，傳統的金屬材料如銅、銀、鋅等是常用的電磁波屏蔽材料。其應用的方式一般采用涂覆和金屬編織體。涂覆的方式工藝簡單，成本低，但是容易脫落。另一種應用方式是金屬編織體，但這類材料密度大，容易氧化腐蝕，成本較高。普通碳纖維與其他材料復合后可以用作電磁屏蔽材料，但其填充量高、屏蔽性能不是很好。

近年來，納米技術的進步給電磁波屏蔽材料帶來了新的選擇，如納米金屬、納米氧化物、碳納米管以及石墨烯等。其中，碳納米管是一種一維納米材料，具有優異的力學性能，抗拉強度比鋼還要高，被譽為“超級纖維”；同時，它還具有密度小、導電率高、高溫抗氧化能力強、能吸收不同波段的電磁波等優點，是一種很好的電磁波屏蔽材料（C.Xiang,Y.Pan,X.Liu,et?al.Microwave?attenuation?of?multiwalled?carbon?nanotube-fused?silica?composites.Appl.Phys.Lett.,2005,87:123103）。如能將碳納米管引入紙質基體當中，制備出一種碳納米管紙張材料，則碳納米管既可以發揮優異的力學性能來提高基體的機械強度，又可以使該復合材料具備電磁波吸收性能，可以實現該復合材料的結構、功能一體化。

南昌大學孫曉剛等人在其中國發明專利申請（CN102561109A）中公開了一種碳納米管紙張的制備方法，采用普通濕法造紙的工藝制備了碳納米管紙張，使其具有一定的機械強度和實用性。文中亦提及該紙張可用于電磁屏蔽。但在其實施例1當中，碳納米管與宣紙的質量比為1:1，即碳納米管占紙張總質量的50%，如果其大規模用于電磁波屏蔽，原料碳納米管的成本太高。且濕法造紙需要特定的造紙設備，制備工藝較復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用噴墨打印的方式制備碳納米管電磁波屏蔽紙的方法。

為此，本發明提供了一種碳納米管電磁波屏蔽紙的制備方法，它包括下列步驟：

（a）將碳納米管加入溶劑中，再加入樹脂、表面活性劑，并進行分散處理，攪拌均勻，制成碳納米管墨水；

（b）以碳納米管墨水為原料，根據屏蔽性能的需要設計出打印的網格線圖案，采用噴墨打印方式打印出碳納米管電磁波屏蔽紙，并經干燥、整飾；

其中，所述碳納米管墨水含10～95wt%溶劑、0.1～20wt%碳納米管、2～50wt%樹脂、0.1～5wt%表面活性劑；

所述網格線圖案的線寬W₁為1μm～500μm，空白部分寬度W₂為1μm～500μm，網格線的面積率為20～99.9%。

在一優選例中，所述溶劑選自蒸餾水、醇類、酮類、酯類、二甲苯或苯乙烯。

在另一優選例中，所述樹脂選自松香、甘油松香酯、醇酸樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、水性聚氨酯樹脂、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇樹脂中的一種或多種。

在另一優選例中，所述表面活性劑選自十二烷基硫酸鈉（SDS）、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、十二烷基三甲基溴化銨（DTAB）、烷基酚聚氧乙烯（10）醚（OP-10）、聚乙二醇辛基苯基醚（TritonX-100）、聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯（Tween-20）、聚氧乙烯山梨醇酐單棕櫚酸酯（Tween-40）、聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯（Tween-60）或聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯（Tween-80）中的一種或多種。

在另一優選例中，所述方法還包括對所述碳納米管進行預先表面處理的步驟。

在另一優選例中，所述對碳納米管進行預先表面處理的方法為混酸處理法或表面活性劑處理法。

本發明還提供了一種碳納米管電磁波屏蔽紙，它由上述方法制備獲得。

本發明各個方面的細節將在隨后的章節中得以詳盡描述。通過下文以及權利要求的描述，本發明的特點、目的和優勢將更為明顯。