[发明专利]一种轻质电磁屏蔽聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质电磁屏蔽聚合物复合材料及其制备方法，包括如下步骤：(1)将填料在水中超声分散，形成均匀的分散液，调节pH至4‑5，然后将硅烷偶联剂溶解于乙醇中，再加入到上述分散液中，进行偶联反应，反应结束后冷却，离心洗涤，除去未反应的偶联剂；经冷冻干燥，获得化学修饰的填料；(2)将5‑20质量份的化学修饰填料以及80‑95质量份的聚乙烯熔融挤出共混，然后热压成聚合物复合材料，最后对样品进行电子束辐照后，在溶剂中抽提24‑36小时；干燥后，获得轻质电磁屏蔽聚合物复合材料。本发明电子束辐照和抽提工艺实现了电磁屏蔽复合材料的轻量化，同时材料内部的多孔结构能够提高复合材料的屏蔽性能。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，涉及一种轻质电磁屏蔽聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，5G通信和电子信息技术迅猛发展，各种电子设备在工业、民用、航空航天和军事等领域均得到广泛的应用。目前，电子设备给我们的生活带来了极大的便利，但电子设备在给人们带来便利的同时，也存在潜在的危害。由于电子设备的密集使用，空间中充满了不同波长和频率的电磁波，对人类的生存和发展有很大的影响。切段电磁波传播路径即采用电磁屏蔽措施，使之不影响设备的正常工作，是最有效也是最常见的电磁干扰防护手段。

随着电磁屏蔽材料的研究越来越被重视，各种各样的电磁屏蔽材料被开发，主要的种类有：金属材料、碳材料、导电涂层以及填充型复合材料等。其中，填充型聚合物基复合材料由于其耐腐蚀性好、易加工和电导率可调等优势在电磁屏蔽领域受到了广泛关注。但是简单共混制备的填充型聚合物基复合材料存在密度大和屏蔽效能低等缺点。针对上述问题，多孔结构的轻质电磁屏蔽聚合物复合材料成为研究热点，多孔结构一方面实现电磁屏蔽聚合物复合材料轻量化，另一方面多孔结构的孔壁能够提供多重界面对电磁波进行多次反射和吸收，有益于屏蔽材料屏蔽性能的提升。由此可见，开发轻质电磁屏蔽聚合物复合材料是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质电磁屏蔽聚合物复合材料及其制备方法。首先，乙烯基硅烷偶联剂通过水解反应和缩合反应与羧基化碳纳米管表面的羧基发生偶联反应，制备了含乙烯基结构的化学修饰填料。随后，化学修饰填料与聚乙烯树脂通过熔融挤出共混、电子束辐照交联以及抽提等步骤获得了轻质电磁屏蔽聚合物复合材料。

本发明的目的具体通过以下技术方案实现：

一种轻质电磁屏蔽聚合物复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将填料在水中超声分散，形成均匀的分散液，调节pH至4-5，然后将硅烷偶联剂溶解于乙醇中，再加入到上述分散液中，进行偶联反应，反应结束后冷却，离心洗涤，除去未反应的偶联剂；再经冷冻干燥，获得化学修饰的填料；所述填料为羧基化碳纳米管；

(2)将5-20质量份的化学修饰填料以及80-95质量份的聚乙烯熔融挤出共混，然后热压成聚合物复合材料，最后对样品进行电子束辐照后，在溶剂中抽提24-36小时；干燥后，获得轻质电磁屏蔽聚合物复合材料。

优选地，步骤(1)所述填料为羧基化单壁碳纳米管、羧基化双壁碳纳米管和羧基化多壁碳纳米管中的一种或两种以上。

优选地，步骤(1)填料与水的质量比为0.2-1：100；所述偶联剂与填料的质量比为5-10：100；乙醇与偶联剂的质量比为100：10-20。

优选地，步骤(1)所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种；所述偶联反应的条件为25-70℃下反应6-24h。

优选地，步骤(2)所述熔融挤出共混的温度为180-200℃；所述电子束辐照的剂量为200-400KGy。

优选地，步骤(2)所述热压条件为：温度130-150℃，压强0.5-1MPa。