[發(fā)明專(zhuān)利]基于碳纖維固廢改性和絕緣包覆的超輕復(fù)合電磁屏蔽材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211183718.X
• 申請(qǐng)日: 2022-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115558304A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪嘉恒;宮新宇;吳玉程;魏鑫;陳志遠(yuǎn);吳運(yùn)飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L91/06
• 分類(lèi)號(hào): C08L91/06;C08L25/06;C08L79/02;C08L33/12;C08K9/10;C08K7/06;C08K3/36;H05K9/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

1.基于碳纖維固廢改性和絕緣包覆的超輕復(fù)合電磁屏蔽材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：將經(jīng)過(guò)清洗的0.05-3g短切碳纖維固廢均勻分散于20ml無(wú)水乙醇中，向其中加入分散劑，持續(xù)超聲處理0.5～3h，通過(guò)官能團(tuán)改善表面的電荷分布，使碳纖維固廢均勻分散；而后經(jīng)過(guò)抽濾或離心分離，獲得具有良好極性溶液分散性的改性短切碳纖維粉體；

步驟2：將步驟1獲得的0.05-3g改性短切碳纖維粉體分散于10mL-50mL濃度為0.0001～1g/mL的導(dǎo)電聚合物單體溶液中并攪拌1h至均勻，調(diào)整體系pH值≤5，獲得前驅(qū)溶液；

步驟3：在持續(xù)攪拌下，向步驟2獲得的前驅(qū)溶液中滴加3-10ml引發(fā)劑，并在冰浴條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)0.5～10h，所得產(chǎn)物使用蒸餾水和無(wú)水乙醇清洗，并抽濾或離心分離，獲得導(dǎo)電聚合物表面改性的碳纖維粉體；

步驟4：取步驟3獲得的導(dǎo)電聚合物表面改性的碳纖維粉體，采用步驟4a或4b的方法對(duì)顆粒進(jìn)行絕緣非晶氧化硅或絕緣聚合物殼層的包覆：

4a：將導(dǎo)電聚合物表面改性的碳纖維粉體均勻分散于由水、醇、氨水組成的混合溶液中，室溫?cái)嚢?.5～2h，向體系中緩慢滴加正硅酸四乙酯，并保持室溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)1～20h；反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水和乙醇清洗后，抽濾或離心分離并干燥，即獲得絕緣非晶SiO₂包覆的生物質(zhì)碳基屏蔽材料粉體；

4b：將導(dǎo)電聚合物表面改性的碳纖維粉體均勻分散于濃度為0.05～8mol/L的絕緣聚合物單體水溶液中，室溫?cái)嚢?.5～5h，向體系中緩慢加入引發(fā)劑，并在0～90℃持續(xù)攪拌反應(yīng)1～20h，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水和乙醇清洗后，抽濾或離心分離并干燥，即獲得絕緣聚合物包覆的生物質(zhì)碳基屏蔽材料粉體；

步驟5：將步驟4獲得的絕緣殼層包覆的碳纖維一維材料與器件基體混合，成型后獲得具有高電阻率絕緣包覆的電磁屏蔽材料及器件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟1中，所述短切碳纖維的長(zhǎng)度為0.5-3mm，直徑為2-5um。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟1中，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、KH550、聚乙二醇、油酸、吐溫中的一種或幾種；分散劑的添加比例為0.001-3mol/L。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟2中，所述導(dǎo)電聚合物單體為苯胺、噻吩、吡咯中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟3中，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鹽溶液，添加量為0.02-4mol/L。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟4a中，所述混合溶液中氨水、水、醇的體積比為1：2～30：25～60。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟4a中，導(dǎo)電聚合物表面改性的碳纖維粉體分散于混合溶液中的比例為0.01～0.075g/mL；正硅酸四乙酯的添加體積為總?cè)芤后w積的2～20％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟4b中，所述絕緣聚合物單體選自構(gòu)成聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚、聚酰胺、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚氯乙烯或聚乳酸具有高電阻率的聚合物的單體及其摻雜或衍生物的前驅(qū)單體。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟4b中，導(dǎo)電聚合物表面改性的碳纖維粉體分散于絕緣聚合物單體水溶液中的比例為0.01～0.075g/mL。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟5中，絕緣殼層包覆的碳纖維一維材料的添加質(zhì)量為器件基體質(zhì)量的10～50％。