[發(fā)明專利]一種靜電屏蔽用石墨烯-碳纖維復(fù)合膜及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810669790.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108440019A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;昝航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B41/85
• 分類號(hào): C04B41/85
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，提供針對(duì)目前石墨烯相互搭接的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)存在效率較低的缺陷，本發(fā)明提出一種靜電屏蔽用石墨烯?碳纖維復(fù)合膜及制備方法，將聚丙烯腈（PAN）溶于二甲基甲酰胺后進(jìn)行靜電紡絲，制得PAN納米纖維；將所得PAN納米纖維進(jìn)行預(yù)氧化處理后，與油酸混合配制成分散液1，將石墨烯、水、玻璃微粉、聚乙烯醇配制成分散液2；將分散液1加到分散液2中，將其均勻涂刷在氮化硅陶瓷基片上，靜置后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)一步升溫使得PAN和油酸碳化，玻璃微粉熔融將分散的石墨烯粉連接成膜，最終制得石墨烯?碳纖維復(fù)合膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種靜電屏蔽用石墨烯-碳纖維復(fù)合膜及制備方法。

背景技術(shù)

靜電放電是日常生活中及其常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，在干燥的環(huán)境中，有時(shí)人體在接觸金屬物體時(shí)會(huì)感到有電，偶爾還會(huì)看到電火花，這就是靜電放電現(xiàn)象，也就是ESD現(xiàn)象。由于物體間的相互摩擦，容易產(chǎn)生靜電積聚，發(fā)生靜電危害，干擾電子計(jì)算機(jī)、精密儀器的正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)爆炸和火災(zāi)。靜電放電會(huì)產(chǎn)生短暫的放電電流和很強(qiáng)的放電磁場(chǎng)。可引起運(yùn)行的電子設(shè)備誤動(dòng)作，甚至內(nèi)部元器件發(fā)生損壞，導(dǎo)致設(shè)備喪失功能。

高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料等。以高分子化合物為基礎(chǔ)的高分子材料大多數(shù)都是絕緣體，但在靜電的作用下也會(huì)帶有電荷。高分子材料等非金屬制件表面的靜電積累達(dá)到一定程度就會(huì)放電，致使各種精密儀器、精密電子元器件擊穿而報(bào)廢，甚至引起易燃易爆物起火或爆炸，造成巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。另外，積累在塑料制品表面的靜電由于吸塵嚴(yán)重而難于凈化，從而影響塑料制品的外觀和在超凈環(huán)境(如手術(shù)室、計(jì)算機(jī)室、精密儀器等)中的應(yīng)用。為了防止高分子材料表面附有靜電，現(xiàn)有技術(shù)有兩種方法來(lái)處理：一種是外涂型，一種為內(nèi)添加型。外涂型則是利用防靜電涂料在塑料表面形成一層涂膜來(lái)防止產(chǎn)生或積累靜電。陳戰(zhàn)利等人以丙烯酸樹(shù)脂為基料，加入一些導(dǎo)電材料如石墨等可使涂料的表面電阻率為106~9歐姆/平方厘米。但通過(guò)這種添加導(dǎo)電材料的方法得到的涂料大多附著力和耐油性差，且成本比較高。由于一些導(dǎo)電涂料可用于防靜電，因此也可以在塑料表面直接涂布導(dǎo)電涂料形成防靜電層來(lái)起到防靜電的作用，例如導(dǎo)電性聚苯胺復(fù)合納米涂料可直接噴涂或刷涂在塑料基材上。但是這類材料的操作性不好，難于加工。墨烯是一個(gè)由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體材料，是目前已知的，自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料。石墨烯擁有優(yōu)越的光電、導(dǎo)熱、耐磨、耐腐蝕等性能，能夠被應(yīng)用于眾多的工業(yè)領(lǐng)域并切實(shí)提高相關(guān)材料和系統(tǒng)的性能。通訊及消費(fèi)電子巨頭，包括三星、蘋果、諾基亞、富士康、索尼、華為等等則對(duì)石墨烯改進(jìn)的透明導(dǎo)電膜，基于石墨烯的電磁和靜電干擾組隔膜等更感興趣。

由于石墨烯優(yōu)越的導(dǎo)熱、防輻射、防靜電等性能，應(yīng)用石墨烯可以切實(shí)提高電子產(chǎn)品的散熱效率，并提高抗電子干擾和抗靜電的能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化。但是，石墨烯用于靜電屏蔽最重要的是保證其能形成相互連接的互通結(jié)構(gòu)，以改善其導(dǎo)電率，存在相互搭接的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，電子傳輸效率更高，故靜電屏蔽作用更優(yōu)異。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410396314.8的中國(guó)專利公開(kāi)了一種高疏水型防靜電復(fù)合涂料及其制備方法，該申請(qǐng)中將石墨粉和硝酸鈉加入到濃硫酸中，冰浴攪拌后加入高錳酸鉀，緩慢滴加蒸餾水，之后去除過(guò)量的高錳酸鉀，濾去硫酸根離子得到氧化石墨，加入到有機(jī)溶劑中，超聲處理制備出氧化石墨烯溶液；向氧化石墨烯溶液中依次加入異氰酸、長(zhǎng)鏈改性物、還原劑對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行化學(xué)修飾，洗滌干燥，得到改性石墨烯；以樹(shù)脂為基體，通過(guò)超聲共混或快速攪拌與改性石墨烯分散均勻，得到高疏水型防靜電復(fù)合涂料。本發(fā)明所提供的復(fù)合涂料兼顧憎水性和防靜電的性能，不含任何含氟物質(zhì)，對(duì)環(huán)境友好，耐久性優(yōu)良，但是由于石墨烯會(huì)產(chǎn)生自身團(tuán)聚，破壞其分散的均勻性、致密性，其應(yīng)用于涂料時(shí)發(fā)生團(tuán)聚，涂膜內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成機(jī)械性能、防腐性能下降。目前石墨烯在防腐涂料中應(yīng)用存在難以分散的缺陷，以及石墨烯的層容易重新重疊聚集的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容