[發明專利]一種具有取向隔離結構的電磁屏蔽復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710046938.0
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106832522B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 徐家壯;虞晚成;李忠明;鄢定祥
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K7/24;C08K3/04;B29C69/02;B29C48/92
• 代理公司: 51200 成都信博專利代理有限責任公司
• 代理人: 王沙沙<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種具有取向隔離結構的電磁屏蔽復合材料及其制備方法，其組分及質量百分比如下：超高分子量聚乙烯96.00%～99.75%，碳納米管4.00%～0.25%；制備方法如下：（1）CNT/UHMWPE導電復合粒子制備；（2）CNT/UHMWPE坯料制備；（3）坯料固相擠出；本發明利用CNT在UHMWPE微粒表面的選擇性分布構建隔離結構，同時利用固相擠出提供的強流動場誘導UHMWPE基體相沿擠出方向高度取向，大幅增強力學性能，克服了常規隔離結構導電聚合物復合材料力學性能不足的問題；材料制備過程簡單，無需任何高能超聲設備和有機溶劑，容易實現工業化。

技術領域

本發明涉及導電聚合物復合材料及其制備技術領域，具體涉及一種具有取向隔離結構的電磁屏蔽復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著高頻電子儀器以及通訊設備的廣泛使用，電磁輻射污染日益嚴重，各種不同能量的電磁波對人類身體健康和精密電子儀器都會造成不同程度的危害，因此，需要更多先進的電磁屏蔽（EMI）材料來滿足不同領域的應用；相比于傳統金屬材料，導電聚合物復合材料（CPCs）具有質輕、價廉、成型加工性好、耐腐蝕等優點，是一種極具應用前景的新型電磁屏蔽材料（J. M. Thomassin, et al. Materials Science and Engineering: R:Reports 2013, 74, 211-232.）；在CPCs材料中，采用高電導率的導電填料有利于改善CPCs的電磁屏蔽性能（MH Al-Saleh et al. Carbon, 2013, 60(12):146-156），其中，碳基納米導電填料，如碳納米管（CNT），石墨烯（GNS），碳納米纖維（CNF）等，已被廣泛使用；但碳基納米導電填料由于極高的比表面積，在聚合物基體中容易發生團聚，通常需要較高的填料含量才能獲得所需的電磁屏蔽效能（J. J. Liang, et al. Carbon, 2009, 47, 922-925）；例如，Al-Saleh等通過熔融共混制備了CNT/聚丙烯電磁屏蔽復合材料，當CNT含量為5 vol%時，電磁屏蔽效能僅有16 dB，達不到商業化產品所需最低標準（20 dB），當CNT含量增加到7.5 vol%，電磁屏蔽效能（EMI SE）達到34.8 dB（MH Al-Saleh, et al. Carbon 2009, 47,1738-1746）；Arjmand等報道了當CNT含量為5 wt%和10 wt%時，熔融法制備的CNT/聚苯乙烯導電復合材料的EMI SE分別為20 dB和35 dB（M Arjmand, et al. Carbon, 2012, 50(14):5126–5134）；雖然隨著填料含量的上升，材料的電磁屏蔽性能有所上升，但過高的填料含量會增加材料生產成本，同時也會降低材料的加工性能和力學性能。

現有技術中，通過原位熱還原方法制備了石墨烯/UHMWPE隔離結構復合材料，石墨烯含量為0.5 wt%時材料EMI SE可達21 dB（李忠明等，一種低逾滲石墨烯/高分子電磁屏蔽材料的制備方法：中國，201310000913.9）；但由于導電填料處于基體界面之間，嚴重影響基體粒子之間的粘結，導致隔離結構CPCs的力學性能較差，難以滿足結構承重材料應用要求，限制了其應用。

發明內容

本發明提供一種力學性能好、工藝簡單的具有取向隔離結構的電磁屏蔽復合材料及其制備方法。

本發明采用的技術方案是：一種具有取向隔離結構的電磁屏蔽復合材料，其組分及質量百分比如下：超高分子量聚乙烯96.00%～99.75%，碳納米管4.00%～0.25%。

進一步的，其組分及質量百分比如下：超高分子量聚乙烯99.75%，碳納米管0.25%。

進一步的，其組分及質量百分比如下：超高分子量聚乙烯99. 5%，碳納米管0.5 %。

進一步的，其組分及質量百分比如下：超高分子量聚乙烯99.0%，碳納米管1.0%。

進一步的，其組分及質量百分比如下：超高分子量聚乙烯98.0%，碳納米管2.0%。