[发明专利]一种电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超薄电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。本发明采用乳液聚合法、或分散聚合方法、或悬浮聚合方法，合成具有可收缩软核、硬壳的具有核‑壳结构带电荷复合微球；与带相反电荷的导电二维纳米片静电作用自组装，获得表面包覆导电纳米片的具有核壳结构复合微球；利用二维纳米片层间存在氢键和范德华力，成膜后得到薄膜材料；经过干燥处理，在核壳结构复合微球内部引入空腔，得到具有聚合物‑空气‑聚合物‑导电纳米片多层结构的超薄电磁屏蔽膜材料，在整个X波段，该薄膜均表现出优异的吸波性能，厚度为25微米膜材料屏蔽效能可大于65 dB，全X波段屏蔽效能值可大于30dB，可应用于雷达、通信、航空航天、各类电子产品、可穿戴设备等领域。

技术领域

本发明公开了一种电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

当今社会，现代电子技术的迅猛发展在给人们带来方便的同时，也产生了大量的负面效应，除了产生电磁环境干扰引起设备故障，过量的电磁波也将对使用者的身体健康产生较大的负面影响，因此，发展高性能电磁波屏蔽材料已成为解决电磁波污染的关键。传统的金属材料虽具有良好的电磁屏蔽性能，但其密度大、易腐蚀等特点限制了其进一步的应用，随着高频高速5G时代的到来以及可穿戴设备的发展，新型电磁屏蔽材料需要满足更多的使用场景和更灵活的应用需求，发展高效、轻质、柔性、耐腐蚀且又更高屏蔽效能的吸波材料是当务之急。

吸波材料按照其损耗机制可分为磁损耗型、介电损耗型和电阻型损耗几类，其中，具有特殊结构的导电材料因其在使用上面临相对于磁性材料较少的限制，并能同时获得优异的屏蔽性能已成为研究热点。

MAX相陶瓷材料为二维过渡金属碳化物或碳氮化物，将其中的铝元素层刻蚀掉后，剥离得到的二维MXene纳米薄片具有序多优异的性能，比如良好的电子迁移率，机械稳定性和易加工性等优点，这些优异的性能使得这些二维纳米片可以被组装成薄膜或其他具有出色的电磁屏蔽性能的特殊结构材料。

核壳结构可综合内核材料和外层材料的物化特性，获得良好的吸波特性及环境适应性，因此在吸波领域具有广阔的应用前景。针对单组分单一结构吸波材料的不足,将不同损耗类型的材料进行复合有利于提升材料的吸波性能，在所有核壳复合材料中，有一类特殊的材料是卵黄壳微球，它在核与壳之间有一个空隙部分。这种独特的结构可以提供一系列独特的优势，如额外的微波反射损耗以及更广泛的吸收范围。尽管卵黄壳微球具有上述优点，但到目前为止，如何以温和的方式构建没有无牺牲模板的卵黄壳微球仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁屏蔽薄膜材料及其制备方法。本发明采用乳液聚合法、或分散聚合方法、或悬浮聚合方法，合成具有可收缩软核、硬壳的具有核-壳结构带电荷复合微球；与带相反电荷的导电二维纳米片静电作用自组装，获得表面包覆导电纳米片的具有核壳结构复合微球；利用二维纳米片层间存在氢键和范德华力，成膜后得到薄膜材料；经过干燥处理，在核壳结构复合微球内部引入空腔，得到具有聚合物-空气-聚合物-导电纳米片多层结构的超薄电磁屏蔽膜材料。本发明制备工艺简单，薄膜可自支撑，在整个X波段，该薄膜均表现出优异的吸波性能，可适用于多种使用需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超薄电磁屏蔽膜材料，包括：（a）至少一种带电荷的聚合物复合微球，（b）至少一种与复合微球带相反电荷的二维MXene纳米片，（c）非必须树脂，（d）非必须颜填料，（e）非必须溶剂和（f）非必须助剂；以总量计，各组分重量百分比为：带电荷的聚合物复合微球20-70wt%，与复合微球带相反电荷的导电二维纳米片30-80wt%，非必须树脂0-50wt%，非必须颜填料0-50wt%，非必须溶剂0-50wt%，非必须助剂0-20wt%，其总重量满足100wt%，非必须树脂、非必须颜填料、非必须溶剂和非必须助剂中至少有一种不为零。