[發明專利]一種竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611123138.6
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106589938B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 張揚;邱穆楠
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08L97/02;C08K3/30;C08K3/16;C08K3/32;C08K5/42;C08G73/02;H05K9/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明涉及一種竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料及其制備方法。所述竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料以竹纖維為核，聚苯胺為殼，便于發揮導電的聚苯胺殼層和電介質的竹纖維內核兩者之間的協同效應，同時具有不同尺寸大小竹纖維摻雜聚苯胺顆粒間的匹配效應，使得電磁波在材料內部發生有效的多重反射，進而大幅度提升材料對電磁波的電磁屏蔽性能。本發明提供的竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料具有屏蔽效能高、屏蔽范圍廣、質輕、價廉的特點，可應用于要求電磁屏蔽功能的領域。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽技術領域，具體涉及一種電磁屏蔽功能材料，具體地說，涉及一種通過原位化學氧化聚合方法制備具有竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料的方法。

背景技術

精密儀器及設備在工作中，往往會產生電磁干擾和電磁輻射從而影響設備的正常運行。設置電磁屏蔽層是一種簡便有效的防止電磁干擾和輻射危害的方法。目前的電磁屏蔽層通常采用金屬片或其他導電材料制作，將其覆蓋在需要防護的部件上，起到電磁屏蔽的作用。然而，金屬片密度大，增加了設備的重量，此外，還存在價格昂貴、易氧化、易腐蝕、難以調節屏蔽性能，使用不方便等缺點，在某些特殊場合，還容易引起精密儀器及設備的內部短路，帶來不必要的損失。聚苯胺具有比重輕、電磁屏蔽性能可調、耐化學腐蝕、成本較低等優點，是電磁屏蔽材料的一個重要發展方向。為了同時滿足理想電磁屏蔽材料的厚度薄、質量輕、吸波頻帶寬、吸收強的綜合性能等要求，聚苯胺需要與其他材料進行摻雜復合，協同發揮不同組分的優勢，近年來受到人們的廣泛關注。

發明內容

本發明的目的是提供一種屏蔽效能高、屏蔽范圍廣、質輕、價廉的竹纖維摻雜聚苯胺的電磁屏蔽材料及其制備方法。該方法通過紫外輻照或氧氣等離子體對竹纖維表面進行活化處理，再用原位化學氧化聚合的方法，在不同尺寸的竹纖維表面修飾上具有一定厚度的摻雜聚苯胺，通過修飾后竹纖維之間的尺寸匹配效應，實現電磁屏蔽功能。

本發明提供的竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，其特征在于，所述竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料以竹纖維為核，聚苯胺為殼。

本發明提供的竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料，其特征在于，所述竹纖維摻雜聚苯胺是采用原位化學氧化聚合法制備的。

本發明提供的竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)配置摻雜酸溶液，將其均勻分成兩份，備用，所使用的摻雜酸為硫酸、鹽酸、磷酸和十二烷基苯磺酸中的任意一種，所述摻雜酸溶液的濃度為1mol/L；

(2)稱取適量的苯胺單體與表面活化后的竹纖維相混合，靜置30分鐘后，將其加入其中一份摻雜酸溶液中，記為溶液A，其中表面活化后的竹纖維在溶液A中的含量是0.15～0.25g/mL，表面活化后的竹纖維與苯胺單體質量比為1:1-1:4；稱取適量氧化劑過硫酸銨溶于另一份摻雜酸溶液中，記為溶液B，其中表面活化后的竹纖維是將竹纖維通過紫外輻照或氧氣等離子體對竹纖維表面進行活化處理30min～2h獲得的，所述表面活化后的竹纖維為30目～50目的一種和/或60目～120目的一種，優選所述表面活化后的竹纖維為40目與80目兩種，兩種竹纖維的質量比為3:7-7:3，所述過硫酸銨與溶液A中苯胺單體的摩爾比為1.2；將上述溶液A和溶液B分別攪拌均勻后冷卻至0℃；

(3)將溶液B緩慢滴入溶液A中，在0℃發生氧化聚合反應，反應時間為1～12h；

(4)反應完畢后，將反應產物進行過濾和洗滌，于40℃干燥后即得竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料。

本發明的有益效果是通過在竹纖維表面進行活化，提高竹纖維表面反應基團的活性，進而在其表面修飾具有較高接枝密度，一定厚度的摻雜聚苯胺。通過不同尺寸竹纖維摻雜聚苯胺顆粒間的復配，便于發揮導電的聚苯胺殼層和電介質的竹纖維內核兩者之間的協同效應，電磁波可在殼層內部有效發生反射，延長了電磁波穿透材料的有效路徑。同時，本發明所得竹纖維摻雜聚苯胺電磁屏蔽材料具有一維纖維形貌，便于搭接成導電網絡，可有效、簡單、方便地提高材料整體的電磁屏蔽性能。