[發明專利]一種高吸收電磁屏蔽泡沫及其制備方法

在審

• 申請號: 202111246298.0
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113853106A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 馬猛;王旭;彭強;喬樂樂;陳思;施燕琴;何薈文
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟

本發明制備了具有導電及泡孔粒徑雙梯度結構的低密度、低反射電磁屏蔽復合泡沫。其中，由于GNP密度較大優先選擇向底部沉淀，導致各層GNP/PEFP在垂直方向上GNP呈現梯度分布，導致材料底部比上表面導電率更高，表現出垂直導電梯度，上表面較低的導電率有利于電磁波在材料表面的阻抗匹配，使電磁波進入材料內部經過更多次衰減，降低電磁波在材料表面的反射率；再通過控制發泡溫度調節泡孔粒徑，將三層不同泡孔粒徑的GNP/PEFP疊合，得到梯度泡孔粒徑的復合泡沫，由于電磁波在不同粒徑的導電泡孔內絕緣?導電界面面積的不同，而產生對電磁波衰減的差異。

(一)技術領域

本發明涉及電磁屏蔽復合材料領域，具體涉及到一種具有低密度、高吸收的電磁屏蔽泡沫材料及其制備方法。

(二)背景技術

近年來，移動無線通信的快速發展實現了隨時隨地通過設備接收和發送信息，極大地促進了信息的及時傳輸和處理。但隨之產生的電磁干擾不僅影響精密儀器的運行，而且污染居住環境，影響人體健康。因此，開發高效的電磁屏蔽材料已成為近十年來的研究熱點。

目前，電磁波的屏蔽方式主要有吸收損耗和反射損耗兩種，由于反射部分電磁波仍然會對環境造成二次污染，因此需要開發吸收為主的電磁屏蔽材料，降低電磁波反射率。為實現材料對電磁波高吸收的目的，要求導電聚合物復合材料具有阻抗匹配特性和衰減特性。

眾所周知，金屬材料的高導電性為其提供了優異的電磁屏蔽效能。但是密度大且易腐蝕等缺點限制了它們在某些領域的應用。因此，迫切需要開發具有優良屏蔽性能，同時兼具低成本、重量輕以及制備工藝簡單等特點的電磁屏蔽材料。導電聚合物復合材料具有多功能性、經濟適應性和優異的加工性能，引起人們的極大興趣，在電磁屏蔽、電子器件、儲能等領域顯示出巨大的應用前景。導電聚合物大致可分為本征型和填充型兩類。然而，本征型聚合物導電率相對較低，限制了其在電磁屏蔽領域的應用。為了實現顯著的電磁屏蔽性能，人們在絕緣聚合物中添加無機導電填料(如石墨、碳纖維、石墨烯、碳納米管)構建導電通路。通常，隨著填料含量的增加，材料的電磁屏蔽性能有所提升，但電磁波反射率也會隨著導電率提升而增大，同時也會增加材料自身密度及成本，限制了其工業化應用。

因此，開發一種制備具有高電磁波吸收率，同時兼具低成本、低密度電磁屏蔽材料的新方法是現階段5G通訊時代對新材料的迫切需求。

(三)發明內容

為了解決現有技術中電磁屏蔽材料無法兼顧電磁波反射率大、密度高、成本高等不足，本發明提供了一種低成本、吸收主導的雙梯度結構電磁屏蔽泡沫及其制備方法。該方法主要通過簡單的真空輔助抽濾法和密度誘導法實現了導電填料石墨納米片(GNP)含量從上到下逐漸遞增的梯度結構，采用可膨脹性微球PEFP設計梯度粒徑導電泡孔結構增強材料對電磁波的吸收性能，同時構建導電泡孔粒徑逐漸遞減的內部孔洞結構，促進電磁波內部吸收并降低材料表面反射率。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明提供一種高吸收電磁屏蔽泡沫，所述高吸收電磁屏蔽泡沫采用如下方法制備：

(1)將1-2重量份石墨納米片和2-4重量份可膨脹性微球(優選2重量份)加入100重量份的質量分數1-10wt％(優選2.5wt％)的水溶性聚合物的水溶液中，均勻分散，抽濾，所得濾餅干燥，得到干燥后的濾餅；

(2)按步驟(1)方法制取三份干燥后的濾餅，分別置于模具中，并分別在115-125℃、140-150℃、175-185℃下發泡7-15min，(導電泡孔粒徑分別為65-70μm、100-105μm、140-145μm)，將所得的3份不同發泡孔徑的PEFP/GNP樣品依次疊加，得到所述高吸收電磁屏蔽泡沫。

作為優選，所述可膨脹性微球的外殼為單層或多層丙烯酸類聚合物，內部由沸點在90℃以下的發泡劑(烷烴類、烯烴類等)組成。進一步優選所述低沸點發泡劑為乙烷、丙烷、丙烯、異丁烷、丁烯、異丁烯、正戊烷、異戊烷、石油醚中的一種或兩種以上的混合物。