[发明专利]基于有序纳米结构增强聚乙烯的电磁屏蔽材料及制备工艺

说明书

本发明涉及一种电磁屏蔽材料，公开了一种基于有序纳米结构增强聚乙烯的电磁屏蔽材料及其制备工艺，其具体包括以下步骤：步骤(1)、磁性颗粒在碳纳米管与石墨烯表面的组装；步骤(2)、组装磁性颗粒的碳纳米管与石墨烯在聚乙烯中的有序化结构构筑。本发明充分利用了碳纳米管与石墨烯的导电性以及磁性材料的磁性，碳纳米管与石墨烯构筑的有序纳米结构，形成了导电、导磁回路，最终达到提高材料电磁屏蔽效能的目的。

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽材料，尤其涉及了一种基于有序纳米结构增强聚乙烯的电磁屏蔽材料及制备工艺。

背景技术

纳米材料有序结构构筑是通过物理、化学以及外加场能或自组装技术手段，改变纳米材料的物理、化学性质以及形貌特征等特性，使纳米材料在某个方向上进行有序的结构转变或构筑，在特定方向上形成有序结构，从而改变材料原有属性或实现材料某种特定功能的纳米材料加工技术。

随着大功率信息装备的广泛运用，特别是高功率微波、超宽带电磁脉冲等武器的应用，战场电磁环境越来越复杂、恶劣，这导致武器装备高效电磁防护需求也越来越迫切。另外，随着现代高新技术的发展，电磁波引起的电磁干扰与电磁兼容问题也日益严重，电磁波污染是继噪音污染、空气污染、水污染之后的人类健康第四大公害。探索高效的电磁屏蔽材料，防止电磁波辐射污染以保护环境和人体健康，防止电磁波泄漏以保障信息安全，已经成为当前国际上迫切需要解决的问题。

现有技术中碳纳米管(CNT)分为单层和多层碳纳米管，该类材料具有良好的导电性。周坤豪等综述了CNT填充聚合物的电磁屏蔽效能，指出碳纳米管填充量、其长径比及管径、屏蔽体厚度、复合材料加工方式等都对复合材料的电磁屏蔽效能产生影响。随着碳材料的发展，高性能的石墨烯(GP)材料也越来越得到人们的关注。GP块体和泡沫复合材料的加工主要依赖于聚合物基体成形，其材料性能改善的重点是通过控制GP的还原程度及其在复合物中的分布和取向，从而优化复合材料的电磁屏蔽性能。另外，GP纸、GP-CNT纤维网络、GP气凝胶体系等新型材料具有更加优异的导电性、耐高温和耐腐蚀性，全碳电磁屏蔽材料将会成为未来轻质电磁屏蔽材料发展的重要方向之一。基于CNT和GP的理论计算和相关测试，人们有理由相信CNT和GP在电磁屏蔽应用领域具有良好的前景。

发明内容

本发明针对现有技术中电磁屏蔽材料存在的问题，提供了一种基于有序纳米结构增强聚乙烯的电磁屏蔽材料及制备工艺。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

基于有序纳米结构增强聚乙烯的电磁屏蔽材料的制备工艺，其具体包括以下步骤：

步骤(1)、磁性颗粒在碳纳米管与石墨烯表面的组装；

步骤(2)、组装磁性颗粒的碳纳米管与石墨烯在聚乙烯中的有序化结构构筑。

作为优选，步骤一中，具体包括以下步骤：

步骤(11)、将碳纳米管在酸性弱氧化性溶液中进行超声处理，然后将处理后的碳纳米管清洗，得到处理后的碳纳米管；

步骤(12)、将铁离子置于硼氢化钠溶液或者水合肼溶液中进行还原，然后加入石墨烯以及步骤(11)中处理后的碳纳米管；

步骤(13)、采用油酸或者油酰胺作为表面活性剂，使得步骤(12)中还原所形成的金属铁颗粒组装在碳纳米管与石墨烯的表面；

作为优选，步骤(2)中，具体为：将步骤(1)中组装磁性颗粒的碳纳米管与石墨烯采用偶联剂处理后间隔有序的分批次加入聚乙烯中，混合均匀后在造粒挤出机中进行加工，在造粒挤出机的模口处设置交变磁场，在磁场的作用下组装磁性纳米颗粒的碳纳米管与石墨烯将沿磁力线方向进行有序转动，形成首尾相接的连续结构，实现组装磁性颗粒的碳纳米管与石墨烯在聚乙烯中的有序化结构构筑。

作为优选，步骤一中的超声处理具体为在50-70℃温度下处理30-60min。