[發明專利]電磁屏蔽用納米碳纖維膜和樹脂復合板材及其制備方法

有效

• 申請號: 201911422536.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111041715B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 于杰;林梓家
• 申請（專利權）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/43;D06C7/04;B05D7/24;C08L63/00;C08K9/00;C08K7/06;D01F9/22
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 袁燕清

本發明公開了一種電磁屏蔽用納米碳纖維膜和樹脂復合板材及其制備方法，本發明采用靜電紡絲法及預氧化、碳化和石墨化工藝制備出電磁屏蔽用納米碳纖維膜；先將所得到的電磁屏蔽用納米碳纖維膜在空氣中加熱進行表面氧化處理，再噴涂上環氧樹脂膠水，待其完全浸潤納米碳纖維膜后，制備出樹脂復合板材。本發明制備方法簡易，利于實現，所制得的電磁屏蔽用納米碳纖維膜和樹脂復合板材的厚度薄、質量輕，并且具有優越的耐腐蝕性能和良好的電磁屏蔽性能；與微米級碳纖維復合材料相比，由于納米碳纖維直徑更小，纖維之間的孔隙更小，界面更多，樹脂復合板材具有更好的電磁屏蔽性能，在達到同樣屏蔽效能的條件下可以使屏蔽產品做得更薄更輕。

技術領域

本發明涉及新材料技術及復合材料技技術領域，特別涉及一種電磁屏蔽用納米碳纖維膜及其制備方法和樹脂復合板材及其制備方法。

背景技術

現代電子通訊設備的發展為人們的社會生產和生活帶來了很多便利的同時，也造成了嚴重的電磁輻射與電磁干擾，不僅影響設備的正常運行，還直接威脅人類的健康。因此，如何避免或減弱電磁輻射與電磁干擾的危害，已經成為社會普遍關注的熱點問題。

世界各國都制定了相關的標準與法規來控制電磁輻射與電磁干擾。控制電磁輻射和電磁干擾的最有效途徑是電磁屏蔽，電磁屏蔽材料是實現電磁屏蔽的關鍵一環。目前，電磁屏蔽材料主要包括高磁導率材料和高電導率材料兩大類，金屬板材及金屬網具有良好的電磁屏蔽性能，但也存在密度大、易腐蝕等缺點，質量較輕的電鍍金屬層也存在不耐腐蝕，使用過程易脫落的問題。碳材料具有導電性高、耐腐蝕、密度小、來源廣泛等優點，因而成為新興的備受關注的電磁屏蔽材料。

隨著5G時代對高頻通訊的需求，小型化的手機、電腦等電子產品更容易受電磁波的干擾，因此對電磁屏蔽材料也提出了更高的要求。市場上已有的電磁屏蔽碳材料主要有石墨粉、炭黑、石墨烯、碳膜、碳纖維布等，主要的應用形式是與樹脂復合加工成復合材料。如文獻(Journal of Applied Polymer Science,2018:46833)中采用CVD納米碳纖維粉末和環氧樹脂復合制備了復合材料，其電磁屏蔽效能為16.5dB。一般情況下，利用粉末狀碳材料制備復合材料時存在導電網絡不連續的問題，而且粉末碳材料與粘度較大的樹脂復合時容易團聚，難以解決分散問題。而碳纖維由于具有連續的導電網絡，不存在團聚問題，電磁屏蔽性能優異，是一種廣受歡迎的電磁屏蔽材料。電紡連續納米碳纖維是一種新型的碳纖維材料，除了具有傳統碳纖維的優點如不團聚及具有連續導電網絡，還具有其它優點，例如，其直徑比傳統碳纖維小10倍以上，納米碳纖維形成的膜孔隙也更小，對電磁波的吸收損耗更明顯，且密度更低，因而在相同電磁屏蔽效能的前提下，可使屏蔽材料質量更輕，厚度更薄，在手機、電腦等小型化設備中應用更有優勢。但是，由于長期以來電紡納米碳纖維膜制備技術不成熟，難以制備出具有較高強度的納米碳纖維膜，因而目前還沒有制備納米碳纖維膜/樹脂復合板材的公開報道，納米碳纖維膜/樹脂復合板材的相關技術還是一個空白，也沒有在電磁屏蔽方面實現應用。

發明內容

針對上述不足，本發明的目的在于，提供一種電磁屏蔽用納米碳纖維膜和樹脂復合板材及其制備方法。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案是：

一種電磁屏蔽用納米碳纖維膜制備方法，其包括以下步驟：

(1)制備PAN納米纖維膜：取一定量的聚丙烯腈(PAN)粉末，加入一定體積的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)液體，充分攪拌溶解，配置PAN溶液，PAN 溶液濃度為5-15％，優選為12％，設置電壓為12-15kV，優選為15kV，紡絲距離為10-18cm，優選為15cm，在此條件下可獲得穩定的射流，電壓過大，距離過小時無法得到連續纖維，電壓過小，距離過大時，容易出現液滴甚至無法成絲，通過進行靜電紡絲制得PAN納米纖維膜；