[發明專利]一種導電型橡膠基復合電磁屏蔽材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910581962.3
• 申請日: 2019-06-30
• 公開（公告）號: CN110204760B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 劉紅霞;管宇鵬;徐旭
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L9/02;C08L1/02;C08K3/04
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

本發明公開了一種導電型橡膠基復合電磁屏蔽材料的制備方法。首先利用納米纖維素和氧化石墨烯共穩定的含有橡膠類聚合物的Pickering乳液技術，并結合抽濾法得到納米纖維素/氧化石墨烯/橡膠復合薄膜，然后采用水合肼還原與二步熱壓工藝技術制備納米纖維素/還原氧化石墨烯/橡膠柔性復合電磁屏蔽薄膜，即為導電型橡膠基復合電磁屏蔽材料。本發明制備過程簡單，原料易得，制得的復合材料質量輕、厚度小、柔性好，且具有良好的導電性，并且在X波段滿足民用電磁屏蔽材料要求，在民用電磁屏蔽材料方面有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于功能高分子復合材料領域，特別涉及一種基于納米纖維素和氧化石墨烯共同穩定的Pickering乳液技術來制備導電型橡膠基復合電磁屏蔽材料的方法。

背景技術

當前社會，電子設備在極大改善人們生活的同時也在危害著人體健康，電磁輻射污染已成為新一重大污染源，因此開發新型、價廉、應用面廣的電磁屏蔽材料是當前的研究熱點之一。聚合物基電磁屏蔽材料由于其密度小、耐腐蝕、易加工、電磁屏蔽效能調節性加等優勢，逐漸占據電磁屏蔽材料市場。但傳統聚合物基電磁屏蔽材料厚度大，柔性差，脆性大，越來越難以適應電子設備的小型化與可穿戴化的發展趨勢。所以高性能，低厚度的柔性電磁屏蔽材料是當前研究的主要方向。

導電橡膠在傳感器材料，光電材料，電磁屏蔽材料中均有良好的應用前景。由于橡膠擁有良好的密封性和優異機械性能，易加工性等優點從而成為柔性電磁屏蔽材料基體的優秀選擇。其中復合碳系導電橡膠擁有質量輕，導電性高，易于加工等特點，隨著納米碳材料的發展，尤其是擁有出色力學與導電性的石墨烯材料出現，為未來復合導電橡膠提供了新的發展方向。

傳統的石墨烯/橡膠納米復合材料一般采用溶液共混法、乳膠共混法以及機械共混法。這些方法往往制備過程較復雜、所需能耗大，且石墨烯在橡膠基體中的均勻分散性程度較低而限制了其導電性能的提高。因此，本發明采用Pickering乳液技術開發一種工藝簡便、成本低廉、綠色無污染的、還原氧化石墨烯均勻分散在橡膠基體中的高導電型柔性復合電磁屏蔽材料的制備方法，具有一定的現實意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種導電型橡膠基復合電磁屏蔽材料的制備方法。

本發明思路：利用氧化石墨烯與納米纖維素共同穩定含有橡膠聚合物的有機溶液的O/W型Pickering乳液技術，結合抽濾、還原和熱壓工藝技術來制備基于還原氧化石墨烯和納米纖維素的三維網絡結構增強的橡膠基復合材料。憑借還原氧化石墨在橡膠基體中的三維網絡結構的形成，提高其在橡膠基體中的分散性，進而得到具有高導電性的橡膠基柔性復合電磁屏蔽薄膜材料。

具體步驟為：

（1）配制納米纖維素與氧化石墨烯的共混水分散液，其中納米纖維素的質量濃度為0.01~0.1%，氧化石墨烯的質量濃度為0.1~1%。

（2）將步驟（1）配制的共混水分散液與質量濃度為0.5~7%的橡膠溶液按照體積比為1~10:1進行混合，然后在100~1000W的超聲波下超聲乳化0.5~30分鐘，得到納米纖維素與氧化石墨烯共同穩定的水包油型Pickering乳液，靜置12~24小時后得到乳液凝膠；其中橡膠溶液是橡膠溶解在有機溶劑中的溶液。

（3）將步驟（2）中得到的乳液凝膠進行抽濾，并用步驟（2）中橡膠溶液所用的有機溶劑與乙醇的混合溶液洗滌4~6次，得到納米纖維素/氧化石墨烯/橡膠濾餅。

（4）配制質量濃度為1~20%的水合肼溶液。

（5）將步驟（3）中得到的濾餅浸入到步驟（4）配制的水合肼溶液中，在60~100℃下反應0.5~3h，然后將濾餅置于熱壓模具中在60~100℃的烘箱中繼續反應并將其烘至半干狀態。

（6）將步驟（5）中得到的半干狀態濾餅放入平板熱壓機中進行熱壓，得到納米纖維素/還原氧化石墨烯/橡膠柔性復合電磁屏蔽薄膜，即為導電型橡膠基復合電磁屏蔽材料。