[发明专利]一种聚合物基吸波泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚合物基吸波泡沫材料及其制备方法，并以CNTs/PMMA纳米复合材料为例，通过实验证实了该吸波泡沫材料独特的微观结构和优异的吸波性能。制备时首先将CNTs/PMMA纳米复合材料卷对卷热辊压成单层片材，然后将该单层片材对折后再次卷对卷热辊压得到叠层片材，接着将上一步得到的叠层片材在同样条件下重复卷对卷热辊压多次得到多层叠层片材，最后利用超临界流体发泡技术进行发泡即可。本发明提供的吸波泡沫材料具有连续定向多层排布的微孔结构，具有密度小、强度高、耐腐蚀、抗氧化、微波吸收频带宽、吸收效果好等优点，用途广泛。

技术领域

本发明涉及特种功能材料及电磁波防护技术领域，具体涉及一种聚合物基吸波泡沫材料及其制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，各类电子设备大量应用于各行各业，极大的方便了我们的生活，但同时这些电子设备产生的电磁辐射严重干扰了某些精密电子元器件的正常运行，威胁信息安全甚至损害人体健康。因此，研发新型电磁波吸收材料具有非常重要的意义。

电磁波吸收材料可以通过两种方式损耗电磁波：一种是借助吸波剂吸收电磁波并将其损耗，另一种是通过构造异质结构损耗电磁波。前一种方式只需在基体中添加不同的吸波粒子，就能实现良好的电磁波吸收损耗效果，具有简单、容易实现等优点；对于后一种方式，研究证实异质结构不仅能改善阻抗失配的问题，还可以使电磁波在异质结构的界面处发生多重反射进而被损耗，大大改善了电磁波的吸收频宽和强度。如今新型高效电磁波吸收材料要求质量轻、厚度薄、频带宽、吸收强，为满足这些要求制备异质结构的电磁波吸收材料具有重要的意义。

微孔泡沫材料可使电磁波在多孔结构中发生多重反射和折射，增加电磁波在材料内部的传输路径和传输时间，在提高电磁波吸收损耗的同时达到质量轻的要求，但是如何稳定的控制微孔结构依然存在问题。有人尝试将微孔结构和夹层三明治结构或者梯度结构相结合，制得了微发泡纳米复合电磁波吸收材料，通过结构吸波大大拓宽了材料的吸波频段，但是这些材料的制备过程还存在一些问题，如必须借助外力导致产品质量很难得到控制。中国专利CN106566226A公开了一种具有强电磁屏蔽和高吸波性能的热塑性聚氨酯/石墨烯发泡材料，该材料借助胶水将若干个不同石墨烯含量的单层热塑性聚氨酯/石墨烯微发泡薄膜粘接起来，形成了多层复合结构，虽然其吸波效果较好但是也存在一些问题：胶水会破坏多层结构的连续性，进而影响对电磁波的吸收，导致材料层数变多、重量增大；胶水的可靠性、耐久性、环保安全性极大地限制了材料的应用范围；各层薄膜发泡之后再粘结起来，使得材料整体的微孔结构无法控制。中国专利CN109049919A公开了一种多层结构的发泡吸波材料，该材料由聚合物基体层和发泡吸波层交替排列而成，其中数量众多的聚合物基体层很难满足吸波材料质量轻、厚度薄的严苛要求，并且由于泡孔结构被层层物理隔开使得复合材料的吸波性能受到了不利影响。中国专利CN108774390A公开了一种泡孔大小呈梯度分布的层状发泡吸波材料，每一层都是由吸波剂与可溶性高分子基体发泡制得。该方法需要借助冷冻干燥法制备梯度泡孔材料，存在成本高昂、泡孔尺寸难以控制等问题。总之，目前还没有微孔定向多层排布结构的微发泡纳米复合吸波材料的研究被公开报道。

卷对卷(Roll-to-roll，R2R)热辊压技术具有生产效率高等优点，可实现大面积、大批量、连续、稳定、高效的生产制造。超临界流体发泡技术是一种全新的发泡技术，具有绿色环保、制备成本低、可控性强等优点。在此之前卷对卷热辊压技术和超临界流体发泡技术各自相互独立、基本没有交集，本发明创造性的将两者有机结合起来，制备得到了一种微孔定向多层排布的聚合物基吸波泡沫材料，实验结果表明该材料各方面性能较为突出。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电磁波吸收材料普遍存在的上述问题，提供一种新型聚合物基吸波泡沫材料及其制备方法。该材料具有独特的微孔定向多层排布吸波结构，同时还含有吸波剂成分，表现出优异的电磁波吸收性能。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：