[發明專利]一種柔性碳纖維復合電磁屏蔽薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202011111352.6
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112175390A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 李建偉;丁元清;陸宇言;孫盧希;令狐克亮;賀辛亥
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L75/04;C08K9/02;C08K9/04;C08K7/06;C08G73/10;C08J5/18;H05K9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明一種柔性碳纖維復合電磁屏蔽薄膜及其制備方法，屬于電磁屏蔽技術領域。其制備方法按照以下步驟進行：將短切碳纖維在強酸溶液中進行預處理，后將其與磁性金屬離子鹽復合，采用水熱反應與高溫熱處理的方法，使磁性納米線均勻的生長于短切碳纖維上，而后進行抽濾，得到磁性短切碳纖維膜，用樹脂對纖維膜進行封裝，并進行熱處理，最終得到柔性碳纖維復合電磁屏蔽薄膜。與傳統制備的電磁屏蔽材料相比，本發明所制備的磁性微孔碳復合薄膜具有結構穩定性高、柔韌性好、屏蔽效能高等優勢，有望在高性能電磁屏蔽領域得到應用。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽技術領域，具體涉及一種柔性碳纖維復合電磁屏蔽薄膜及其制備方法。

背景技術

隨著電子信息技術得到了迅猛發展，各種應用領域對電子設備的高性能、微型化、集成化的要求越來越高，這不可避免地會產生大量電磁輻射。不僅會干擾電子設備和通信設備的操作，還會對人類健康造成潛在的危害。金屬材料是目前廣泛應用的電磁屏蔽材料，但是金屬具有密度大、易腐蝕、耐疲勞性差等缺點限制其進一步發展。另外，在某些特定領域(例如隱身材料、精密電子儀器等)，還要求電磁屏蔽材料減少電磁波反射以防止電磁波二次污染。具有高屏蔽效能、高吸收性能的柔性電磁防護材料正逐步成為目前研究的熱點。

其中碳纖維、石墨、碳納米管、石墨烯等碳材料具有質量輕、化學穩定性好、耐高溫、導電性高且可調等一系列優點，是制備集輕、薄、高性能電磁屏蔽材料的理想原材料。通過構建碳材料不同的形態，會獲得不同電磁響應性能的碳材料。如CN206561655U，CN107723660B專利公開采用碳纖維制備的電磁屏蔽材料，對微波具有較強的反射性能和衰減性能，因此具有優異的電磁屏蔽性能。另外，CN108601316A，CN107498891A等碳納米復合材料的制備工藝較為復雜，柔性較差，并且其電磁屏蔽性能仍有較大的提升空間。所以探索并制備電導率高，耐熱性良好，厚度薄的電磁屏蔽材料有著重要的應用價值。

發明內容

為解決現有碳基電磁屏蔽材料制備工藝復雜和屏蔽效能欠佳等問題，本發明提供了一種柔性碳纖維復合電磁屏蔽薄膜及其制備方法。本發明所制備的柔性碳纖維復合電磁屏蔽薄膜具有高電磁屏蔽、高吸收、制備周期短、機械性能好、柔韌性好等優勢。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種柔性碳纖維復合電磁屏蔽薄膜的制備方法，包括以下步驟：

將硝酸鈷、尿素和硝酸鎳加入溶劑中，攪拌使其充分溶解，得到前驅體溶液；

將短切碳纖維酸化處理并沖洗后干燥；

將前驅體溶液和酸化處理的短切碳纖維加入到反應釜中進行水熱反應，反應結束后，沖洗產物并干燥，而后在氮氣或者空氣氛圍下，于300～1000℃溫度條件下進行燒結，得到磁性短切碳纖維；

將磁性短切碳纖維進行抽濾，得到磁性短切碳纖維膜，而后用樹脂對磁性短切碳纖維膜進行封裝，并進行熱處理，最終得到柔性碳纖維復合電磁屏蔽薄膜。

作為本發明的進一步改進，所述硝酸鈷與硝酸鎳的摩爾比為(1～2)：1。

作為本發明的進一步改進，所述水熱反應的溶劑為水或水和乙醇的混合溶液，水熱反應溫度為80～150℃。

作為本發明的進一步改進，所述電磁屏蔽薄膜厚度為0.1mm～2.0mm。

作為本發明的進一步改進，所述的封裝樹脂為聚酰亞胺，其前驅體由芳香四羧酸二酐和二元胺在有機溶劑中反應而制得，其中芳香四羧酸二酐為均苯四甲酸二酐、六氟二酐、4,4’-聯苯四甲酸二酐或3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐中的一種；二元胺單體為對苯二胺、4,4’-二氨基二苯醚或4,4’-二氨基二苯砜中的一種，所述的有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

作為本發明的進一步改進，所述前驅體聚酰胺酸樹脂溶液的固含量為10wt％～20wt％。