[发明专利]一种酚醛树脂热解碳及其作为电磁屏蔽材料的应用

说明书

技术领域

本发明属于碳基电磁功能材料技术领域，特别涉及一种酚醛树脂热解碳及其作为电磁屏蔽材料的应用。

背景技术

计算机、无线电通讯技术等电子器件产生的电磁辐射，不仅威胁人类身心健康，而且影响精密电子设备的正常工作，已经成为国际公认的一种重要污染源之一。抑制电磁辐射污染的主要手段是应用电磁屏蔽材料。目前常用的电磁屏蔽材料主要是导电金属、碳或金属导体填充聚合物基复合材料，金属密度较大并且易腐蚀，树脂基复合材料难以应用于高温环境。碳材料具有密度低、导电性能好的特点，适合作为高温电磁屏蔽材料。酚醛树脂具有产量大、成本低、残碳率高等优点，是常用的碳材料先驱体，但是酚醛树脂热解碳属于无定型碳，存在石墨化程度低、电导率低的问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明研制了一种碳基电磁屏蔽材料，并改善酚醛树脂热解碳的电磁屏蔽性能，具体为一种酚醛树脂热解碳及其作为电磁屏蔽材料的应用，电磁屏蔽性能可提高25％以上，并且制备工艺简单、经济、容易控制。

为达到上述目的，本发明提出如下技术解决方案：

一种酚醛树脂热解碳，该热解碳的制备原料包括酚醛树脂、六亚甲基四胺和FeCl₃。

具体的，酚醛树脂、六亚甲基四胺和FeCl₃经压片热解法制备得到酚醛树脂热解碳。

更具体的，按质量百分比计，原料中酚醛树脂为93％～93.5％，原料中六亚甲基四胺为6％，原料中FeCl₃为0.5％～1％，三者的质量百分比总量为100％。

优选的，按质量百分比计，原料中酚醛树脂为93.5％，原料中六亚甲基四胺为6％，原料中FeCl₃为0.5％。

优选的，按质量百分比计，原料中酚醛树脂为93％，原料中六亚甲基四胺为6％，原料中FeCl₃为1％。

进一步的，将酚醛树脂、六亚甲基四胺和FeCl₃进行配料，配料经球磨混匀后干燥固化及干压成型得到坯体，坯体在惰性气体保护下进行热解，降温后取出即为酚醛树脂热解碳。

更进一步的，所述的球磨混匀包括：酚醛树脂与介质球的质量比为2：1，酚醛树脂与无水乙醇的质量比为4：1，球磨时间为1小时，球磨机转速为400r/min。

还有，在惰性气体保护下进行热解包括：保护气体为氮气或氩气，气体流量为500ml/min，以5℃/min升温速度升温至800～1000℃并保温2小时进行热解。

所述的酚醛树脂热解碳作为电磁屏蔽材料的应用。

本发明制备的具有电磁屏蔽功能的酚醛树脂热解碳具有以下优点：

(1)本发明的酚醛树脂热解碳的制备原料包括酚醛树脂、六亚甲基四胺和FeCl₃，六亚甲基四胺作为固化剂，FeCl₃为催化剂，通过系统的研究实验表明，采用FeCl₃为催化剂能明显提高酚醛树脂热解碳的电磁屏蔽性能，屏蔽效能从25.4GHz增加到27.6GHz，比不加催化剂的热解碳有了明显的提高，增幅10％以上；

(2)本发明的制备酚醛树脂热解碳的方法不仅可以提高酚醛树脂热解碳的有序度，而且可以在碳基体中的空隙内原位生成碳纳米管，碳纳米管的含量、长度、直径可以通过催化剂的掺量来调整，碳纳米管长度在1～5μm范围内、直径在50～200nm范围内，生成的碳纳米管形成导电网络，有利于提高材料的电磁屏蔽性能。

(3)本发明采用的方法可明显改善酚醛树脂热解碳的电磁屏蔽性能，相对于纯酚醛树脂，电磁屏蔽性能可提高25％以上，并且制备工艺简单、经济、容易控制。

附图说明

图1为本发明的制备工艺流程图；

图2为本发明实施例1、2和3制备的试样的XRD图；

图3为本发明实施例2制备的热解碳的SEM图；

图4为本发明实施例3制备的热解碳的SEM图；

图5为本发明实施例1、2和3制备的试样的屏蔽效能结果图；

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明的醛树脂热解碳，制备原料包括酚醛树脂、六亚甲基四胺和FeCl₃，经混合、研磨后，采用模压法成型，在惰性气体保护下的管式炉中热解，可以得到片状碳材料；采用FeCl₃作为酚醛树脂热解碳有序化的催化剂，利用过渡金属对碳的催化作用，在碳基体中生成碳纳米管。