[發明專利]一種電磁屏蔽材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201810659125.3
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108794812B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 汪印;賴登國
• 申請（專利權）人: 廈門中科城環新能源有限公司
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/04;C08K7/00;C08L29/04;C08L63/00;C08L23/06;H05K9/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種電磁屏蔽材料及其制備方法和用途，所述電磁屏蔽材料包括聚合物基體以及分散在聚合物基體中的石墨烯?生物炭復合填料，所述石墨烯?生物炭復合填料由生物炭和包覆于生物炭表面的石墨烯構成，本發明得到的電磁屏蔽材料中石墨烯的層數可為單層，其電導率可達50S/m，且對于8～12GHz的電磁波屏蔽效能可達50dB左右，本發明得到的電磁屏蔽材料中石墨烯的含量較低，相比于使用純石墨烯作為填料的電磁屏蔽材料低一個數量級以上，極大的降低了生產成本，本發明得到的石墨烯?生物炭復合填料制備方法簡便、通用性強，適合大規模推廣使用。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，尤其涉及一種電磁屏蔽材料及其制備方法和用途。

背景技術

隨著科技的高速發展，電子通訊設備和便攜式電子產品等給人們的生活帶來極大的便利，同時，也產生了電磁污染、電磁干擾、電磁泄密等問題，尤其是對于一些高精度的電子設備的正常工作會產生較大的影響。為了屏蔽電磁輻射的影響，最有效的手段便是開發高性能的電磁屏蔽材料來緩解和消除電磁波。目前，除了使用厚重的金屬材料作為電磁屏蔽材料以外，利用石墨烯、碳納米管、碳纖維等導電材料與聚合物共混制備得到的聚合物復合材料具有良好的電磁屏蔽效果；而且，聚合物基復合材料同時還具有質量輕、加工性能優異、防腐性能良好、性能可調等優點，可作為傳統金屬基電磁屏蔽材料的潛在替代品。

雖然，二維平面結構的石墨烯材料已經被很多實驗證明其具有諸多優異的性能，如優異的導電性能、力學性能、低密度、表面積較大、高長徑比等，可以突破傳統材料的局限，滿足電磁屏蔽材料“薄、輕、寬、強”等現實要求的能力，是電磁屏蔽復合材料的理想填料。然而，為了達到商業化的應用要求(電磁屏蔽效能≥20dB)，石墨烯基電磁屏蔽復合材料的電導率通常需要達到1S/m以上。為了實現如此高的電導率和電磁屏蔽效能，石墨烯基電磁屏蔽復合材料中往往需要添加大量石墨烯材料，或者通過將石墨烯填料制成泡沫結構、隔離結構等結構，進而優化石墨烯在復合材料中的分散來提高導電性。在采取了諸多措施后，大多數電磁屏蔽復合材料中石墨烯的用量依然超過了10％(重量百分數)，而且，其中采用的發泡過程和隔離結構工藝復雜，對于制造成本影響較大。較高的石墨烯用量也極大地增加了石墨烯基復合材料的制備成本，成為限制石墨烯基電磁屏蔽復合材料應用的關鍵難點。

復合材料中的石墨烯遠未表現出石墨烯材料的本征高導電性，其本質原因在于石墨烯在還原過程中由于分子間作用力較易發生片層堆垛，而且，具有高比表面積和較少官能團的石墨烯材料在聚合物基體內易發生團聚，最終導致復合材料中石墨烯的用量較高，因此，為了最大化發揮出石墨烯材料的導電性并降低其用量，理論上通過將石墨烯類材料與生物炭配合，利用生物炭材料質量輕、電導率高、比表面積大、孔隙結構豐富、化學性質穩定等優點實現生物炭與石墨烯的結合，能夠有效抑制石墨烯堆垛和團聚，提高石墨烯在聚合物中的分散，進而作為優異填料制備電磁屏蔽材料。例如，CN106519522A中公開了一種寬頻電磁屏蔽材料，按重量百分比包括丙烯酸樹脂85～95％、鈦酸酯偶聯劑2～10％、碳納米管0.5～10％和氨基化氧化石墨烯增強的活性炭0.5～5％，雖然其獲得了較好的電磁屏蔽效能和較低的石墨烯材料加入量，然而，其仍然選用了昂貴的碳納米管且對氧化石墨烯進行了改性，制備過程中加入具有毒性的助劑和有機溶劑，相應地，得到的產品成本較高、工藝復雜、污染大，商業化前景較低。

在現有技術的基礎上，本領域的技術人員需要進一步改進電磁屏蔽材料中各個組分的種類、含量、配比以及電磁屏蔽材料的制備方法，解決電磁屏蔽材料中石墨烯用量大、生產成本高、制備工藝復雜等問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種具有優異屏蔽性能的電磁屏蔽材料及其制備方法和用途，同時降低傳統電磁屏蔽材料中石墨烯組分的含量，解決傳統電磁屏蔽材料生產成本高、制備工藝復雜等問題。

為達此目的，本發明的目的之一在于提供一種電磁屏蔽材料，所述電磁屏蔽材料包括聚合物基體以及分散在聚合物基體中的石墨烯-生物炭復合填料。