[發明專利]一種MXene-碳氣凝膠/TPU復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110186895.2
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112911920B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 任鵬剛;宗澤;郭錚錚;任芳
• 申請（專利權）人: 浙江環龍新材料科技有限公司
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 泉州市興博知識產權代理事務所(普通合伙) 35238
• 代理人: 易敏

本發明公開了一種MXene?碳氣凝膠/TPU復合材料的制備方法，具體為：首先，通過LiF/HCl刻蝕MAX相前驅體制備少層MXene溶液；利用少層MXene溶液制備MXene?纖維素氣凝膠；再將MXene?纖維素氣凝膠放入管式爐中進行碳化，得到MXene?碳氣凝膠；最后，通過MXene?碳氣凝膠和TPU顆粒制備MXene?碳氣凝膠/TPU復合材料。本發明方法制備的復合材料，三維結構的獨特設計使電磁波更容易進入，在多孔結構內的多次反射和散射來衰減入射波，從而獲得優異的電磁屏蔽性能，能夠滿足航空航天、電子包裝等領域的應用要求。

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，具體涉及一種MXene-碳氣凝膠/TPU復合材料的制備方法。

背景技術

隨著5G技術的迅猛發展以及電子器件的小型化、微型化趨勢，與此同時帶來的電磁波污染已成為威脅人類健康和元器件固有性能的嚴重威脅。因此，設計和制備具有高吸收機制主導的高性能電磁干擾(EMI)屏蔽材料對解決這一問題具有十分重要的意義。

為了降低電磁波在材料表面反射帶來的二次電磁輻射污染，構建高度多孔的三維結構是緩解材料與空氣之間阻抗失配問題的關鍵策略。近年來，生物質炭以其優異的性能和環保的特性，在電催化劑、CO₂吸附劑、超級電容器、電磁波吸收劑等領域有著廣闊的應用前景。纖維素是地球上最豐富的可再生生物質資源之一，由于其大部分強的分子內和分子間氫鍵，被視為容易構建具有三維互連網絡結構的“綠色”有機氣凝膠的替代候選材料。為了進一步提高碳化生物質基原材料的導電性，從而提高其EMI-SE值，常常將石墨烯(Graphene)、碳納米管(Carbon nanotube，CNT)、二維金屬碳氮化物(Ti₃C₂T_x，MXene)等二次導電填料引入到所制備的復合材料中。其中，MXene由于其具有超高導電性、質輕等特點，已被證明是一種優良的電磁屏蔽材料。研究表明，復合材料的三維高連通導電網絡對其導電性和電磁屏蔽效果起著至關重要的作用。為了拓寬使用領域，降低使用條件，采用高韌性、耐老化的熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)用作聚合物基體。

發明內容

本發明的目的在于提供一種MXene-碳氣凝膠/TPU復合材料的制備方法，解決了現有技術中復合材料電磁屏蔽性能低、反射偏高的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種MXene-碳氣凝膠/TPU復合材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，通過LiF/HCl刻蝕MAX相前驅體制備少層MXene溶液；

步驟2，利用少層MXene溶液和纖維素粉制備MXene-纖維素氣凝膠；

步驟3，將MXene-纖維素氣凝膠放入管式爐中進行碳化，得到MXene-碳氣凝膠；

步驟4，通過MXene-碳氣凝膠和TPU顆粒制備MXene-碳氣凝膠/TPU復合材料。

本發明的特點還在于，

步驟1中，具體步驟如下：

步驟1.1，將LiF與HCl充分混合，然后在冰浴條件下緩慢添加MAX相前驅體粉末，得到混合物；

LiF、HCl與MAX相前驅體粉末的質量比為1：20：1；

步驟1.2，將混合物在35℃的條件下攪拌24小時，獲得Ti₃C₂T_x懸浮液，之后用去離子水反復離心洗滌至溶液pH為7，得到Ti₃C₂T_x沉淀物；