[发明专利]一种具有电磁屏蔽功能的织物涂层整理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种织物涂层整理剂，尤其涉及一种纳米四氧化三铁/聚吡咯复合材料为主要成分，负载在织物上，得到具有电磁屏蔽隐身功能的织物涂层整理剂及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，电磁波辐射对人们生活和工作的影响越来越大。在机场，飞机曾因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常运转；电脑的普及，使得电脑病、电磁过敏症频频出现。在当今的战争中，高度信息化和电子化，使飞机、坦克、舰艇等所处的环境日益复杂。众所周知雷达是探测目标的可靠方法之一，针对雷达电子的侦察和反侦察，人们对电磁波吸收材料进行了大量的研究工作。

所谓吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过损耗将其转变为热能的一类材料。工程应用上除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求材料具有重量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。在各种雷达目标的表面涂上吸波材料，尤其在军事服装上使其具有吸波功能，是提高其生存、突防及纵深攻击能力的有效手段，正受到世界各军事强国的高度重视。在此种背景下，具有电磁波隐身性能的纺织品应运而生。

织物涂层整理剂，是一种均匀涂布于织物表面的高分子类化合物。它通过粘合作用，在织物表面形成一层或多层薄膜，使织物改善外观和风格，同时还具有防水、透湿、阻燃等特殊功能。通常采用金属粉或导电高分子作为织物的涂层剂，能够对电磁波进行吸收或能量衰减损耗，实现电磁屏蔽隐身。

聚吡咯(PPy)，具有空气稳定性好、易于电化学聚合成膜、无毒等优点，是一种具有广泛应用前景的导电高分子材料。铁氧体是以铁为主要成分的一种或多种金属元素的复合氧化物。它是一种具有强磁性、高居里点的氧化物磁性材料。纳米材料是一种空间尺寸在1～100nm的超微细结构材料，它具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性。纳米粒子的量子尺寸效应使其在电磁特性方面，隐身吸波与大尺度材料相比，具有极好的吸波特性，同时具有宽频带、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点。无机层状物或超纯化、超细的无机纳米粒子与导电聚合物复合可得到导电聚合物基纳米复合材料。在这种复合材料中，具有特殊的导电结构，通过阻抗匹配和电磁损耗能实现对电磁波的吸收。

目前，已有许多研究者对铁氧体/聚吡咯复合材料及其电磁屏蔽性能进行了研究。陈爱华等【陈爱华等.Fe₃O₄/聚吡咯复合材料的制备及表征[J].复合材料学报，2004.21(2)】报道了通过化学共沉淀法制备出Fe₃O₄纳米粒子，采用乙醇对Fe₃O₄纳米粒子表面进行处理，然后通过乳液原位复合制备Fe₃O₄/聚吡咯复合材料。得到的材料的电导率在7.69s/cm～13.6s/cm，饱和磁强度M s＝12.06emu/g～24.38emu/g。李效玉等【中国专利，CN 1506399A，聚吡咯/磁性铁系氧化物粒子复合材料的制备方法】提出了一种将磁性铁系氧化物粒子在Fe³⁺铁离子盐分散剂溶液中超声分散15～60分钟，使磁性氧化物粒子表面吸附上Fe³⁺，然后采用通用的磁分离方法将磁性粒子从溶液中分离出来，对磁性铁系氧化物进行表面处理，在溶液中超声分散。将处理过的磁性铁系氧化物粒子、去离子水、掺杂剂、吡咯单体、氧化剂等投料到反应釜中反应，得到的复合粒子的导电率在10S/cm左右，饱和磁强度仅为30emu/g。P.Chandrasekhar等【Broadband MicrowaveAdsorption and shielding peopertities of poly(aniline)[J]Synthetic Metals，1999，105：105-120】使用不同的磺酸掺杂剂掺杂在聚苯胺中，与银粉复合，得到的导电薄膜的电磁屏蔽效能可达50～60dB。王炜等【中国专利，CN 101768853A，电磁屏蔽织物的改性纳米二氧化钛涂层整理剂的制备方法】将改性后的纳米二氧化钛添加到树脂中拌匀搅拌，得到织物涂层整理剂。唐志勇等【中国专利，CN101215746，芳香族聚酰胺电磁屏蔽织物的制备方法】将芳香族聚酰胺织物和不锈钢织物混合，采用常规的纺织工艺，织成所需支数的混纺纱线，然后采用常规的织布方法，将混纺纱线纺织成织物，得到的产品具有较高的阻燃、耐热、电磁屏蔽性能。王炜等【中国专利，CN 101113568，一种黑色金属化电磁屏蔽织物及其制备方法】采用铬酸溶液浸泡化学镀铜的织物纺织品后，清水冲洗；配制电镀黑镍溶液，浸镀化学镀铜的织物纺织品至置换反应完成；电镀后的织物纺织品水洗，涂覆保护树脂，烘干即可。具有良好的耐磨性能、耐腐蚀性能以及吸光性能，具有装饰、保护、吸光等作用。一般而言，通过在织物中添加金属粉或单一的导电高分子材料来实现电磁波隐身存在许多不足。如：(1)所用的金属填料(如粉状、片状或织物状镍、铜、银等)成本较高且制作工艺复杂；(2)所制备出的织物涂层电磁屏蔽吸收效果不佳；(3)金属粉末容易在表面发生迁移，污染环境。(4)单一组分导电涂层剂仅赋予织物涂层电磁屏蔽的波频较窄且性能不高。