[发明专利]一种复合电磁屏蔽材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种复合电磁屏蔽材料及其制备方法和应用，属于电磁屏蔽材料技术领域。其制备原料包括：木质素改性的聚氨酯、碳纳米管、纳米四氧化三铁和无机锂盐。其中，所述木质素改性聚氨酯为异氰酸酯、多元醇和木质素在催化剂作用下原位聚合得到木质素改性聚氨酯低聚物。再于低聚物中加入改性纳米四氧化三铁和碳纳米管和无机锂盐，在一定条件下进行固化干燥，得到木质素改性的电磁屏蔽材料。所述电磁屏蔽材料是具有宽频率吸收范围和高效率电磁屏蔽的材料，在微波暗室、微波通讯信息、电磁防护、便携式移动设备等方面有非常广泛的应用。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽材料技术领域，具体涉及一种基于聚氨酯、木质素、碳纳米管、纳米四氧化三铁和无机锂盐复合柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用。

背景技术

高速发展的电子工业带来的电磁辐射，存在着信息泄露、严重干扰周围电子设备运行，且危害人类身体健康等弊端，已成为继噪声、大气、水体、固体废物污染之后的又一大公害。与此同时，国际军事装备的竞争日趋激烈，随着新型雷达和探测器的问世，军事武器、装备以及突防能力等都面临着巨大的威胁。电磁屏蔽材料能够保护军事机密，改善武器装备的电磁兼容性能，并且能够改善电磁辐射、电磁泄露所造成的环境污染，在微波暗室，微波通讯信息，电磁防护等民用领域也得到广泛应用。

目前大部分电磁屏蔽材料是通过碳材料和一些金属屏蔽材料与有机基体进行简单的共混或者改性之后共混得到，这几种方法制备的电磁屏蔽材料的屏蔽性能电磁屏蔽频率窄、电磁屏蔽效果有待提高。而且具有天然电磁屏蔽效应的金属资源日益枯竭，冶炼过程带来的环境问题日趋严重、加工较难、成品质量重、对电磁波的强烈反射作用引起二次干扰等缺点，限制了它的适用性。导电聚合物和炭系材料剂易发生凝聚，需借助其他基质材料加工制作。因此，为缓解不可再生资源的压力，减轻日益严重的环境问题，探索吸收频带宽、力学性能好、绿色无污染的电磁屏蔽材料迫在眉睫。

生物质能源作为可再生能源，能够平衡能源的需求而越来越受到人们的重视。其中木质素具有来源广泛、价格低廉而且环境友好，同时生物相容性好，可降解等优点，被称为最具应用潜力的生物质材料，然而现有技术中没有木质素用于电磁屏蔽材料的报道。木质素是重要的生态环境材料，天然可再生。同时，木质素还具有可降解、可循环利用、应用优势。微观上，木质素具有微米－纳米级多尺度孔隙结构，其天然的骨架形态可以将其他材料的力学性能增强，多孔通道表面富含大量的活性位点(碳自由基C)和基团(游离性羟基－OH、羧基－COOH等)，可进行一系列的物理、化学反应，增强与基体的相容性。而且木质素存在扩展了复合材料中电磁波传播的路径，导致入射波被反复散射和反射，增强了电磁波的吸收。

一般而言，无机锂盐普遍具有价格低，不易分解，合成简单等优点，其中LiBF4有相对较小的阴离子半径，因此该电解质锂盐与锂离子具有相对较弱的配位能力，在有机溶剂中容易解离出来，从而提高基体的电导率，而且LiBF4具有较高的热稳定性，在高温下不易分解。

纳米四氧化三铁是一种常用的磁性材料，在外磁场下能够定向移动，粒径在一定范围之内具有超顺磁性，以及在外加交变电磁场的作用下能产生热量等特性，其化学性能稳定，因而用途非常广泛。

现有技术中，电磁屏蔽材料通常以刚性固体或橡胶为基体，以金属系、金属氧化物系、碳系为填料来制备电磁屏蔽材料，柔性电磁屏蔽材料较少。聚氨酯具有广泛的商业应用，因为它们可以被模塑，注塑，挤出和再循环，并且可以通过改变原材料，制备条件等容易地对其改性。聚氨酯可以制造的化学结构多种多样，包括含有聚醚或聚酯部分的均聚物或共聚物，这些材料在家庭和工业中已经得到了广泛应用。本发明是将木质素、聚氨酯、碳纳米管、纳米四氧化三铁和无机锂盐进行混合，制备了一种复合电磁屏蔽材料。

发明内容

为了解决前述电磁屏蔽频率窄、电磁屏蔽效果较弱和环境污染等问题，本技术发明了一种基于木质素、聚氨酯、碳纳米管、纳米四氧化三铁和无机锂盐等构成的新型电磁屏蔽材料。