[发明专利]一种具有阻燃性能的纸基电磁屏蔽复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有阻燃性能的纸基电磁屏蔽复合材料及其制备方法和应用，属于电磁屏蔽技术领域。本发明利用聚多巴胺对PI纤维改性并接枝碳纳米管，然后采用湿法抄造技术制得聚酰亚胺纤维纸，再通过原位合成的方法在纤维纸表面生长导电MOFs和聚合物PPy，最后在纸张的表面喷涂聚酰亚胺树脂，制备得到具有阻燃性能的纸基电磁屏蔽复合材料。本发明方法工艺简单，无需复杂的合成设备，解决了现有技术中聚酰亚胺纤维纸成纸性差、纸张力学性能低以及碳纳米管在纸张中易于团聚和添加量有限等问题，所得纸基复合材料具有良好的机械性能、耐热性能、阻燃性能和电磁屏蔽性能。

技术领域

本发明涉及一种具有阻燃性能的纸基电磁屏蔽复合材料及其制备方法和应用，属于电磁屏蔽技术领域。

背景技术

随着入工智能化时代的到来，各种电子电器设备的大量使用，使得电磁屏蔽材料具有较大的应用前景。特别是在航空航天、高铁、汽车工业等领域对电磁屏蔽材料的要求越来越高，倾向于屏蔽材料既能起到电磁波的防护又能具有轻质、柔性、耐高温、阻燃等性能，然而纸基材料作为一种结构与功能的一体化材料，具有轻质、柔性、易加工等特点，可进行适当加工，制备高性能纸基电磁屏蔽材料，以满足当下对高性能电磁屏蔽材料的需求。

高性能聚酰亚胺(PI)纤维具有良好的耐温性、较高的机械性能以及良好的自熄性，为高性能纸基电磁屏蔽材料的制备提供了新的原料，然而高性能PI纤维由于是化学合成纤维，纤维表面光滑，在造纸过程中纤维间以及纤维与浆粕间的结合强度较差，导致目前国内市场还未有商业化的PI纤维纸基复合材料(纸基功能材料科技创新热点及展望[J].张美云.中华纸业,2021,42(01):16-20)。因此，克服现有PI纤维材料缺陷，满足当下对高性能纤维纸基电磁屏蔽材料的需求，并打破国外对高性能纤维纸基电磁屏蔽材料的技术垄断，提供一种高性能纤维纸基电磁屏蔽复合材料的制备方法是有迫切需要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有阻燃性能的纸基电磁屏蔽复合材料的制备方法。该方法得到的具有性能的电磁屏蔽纸基复合材料不仅具有良好的阻燃性、热稳定性和良好的机械性能，还具有良好的电磁屏蔽性能。

本发明还要解决的技术问题是克服PI纤维成纸性能差，吸波填料在造纸过程中易于团聚等问题，提供一种具有阻燃性能的纸基电磁屏蔽复合材料的制备方法，该方法简单、易于操作、成本低，适用于工业化大量生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种具有阻燃性能的纸基电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚酰亚胺纤维(PI纤维)分散在水中，加入盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷进行反应，然后加入碳纳米管继续反应，反应结束后，过滤、收集固体，洗涤，干燥，得到碳纳米管改性的PI纤维，记作碳纳米管/PI纤维；

(2)将碳纳米管改性的PI纤维、芳纶浆粕分散在水中，混匀，然后采用湿法抄造法抄片，结束后经过压榨、干燥，得到碳纳米管/PI纤维纸；

(3)将镍源、钴源和2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯分散在水中，然后加入所得碳纳米管/PI纤维纸，在70～100℃下进行反应，反应结束后，取出碳纳米管/PI纤维纸，干燥，得到MOFs修饰的碳纳米管/PI纤维纸，记作NiCo-CAT/碳纳米管/PI纤维纸；

(4)将所得NiCo-CAT/碳纳米管/PI纤维纸的一侧喷涂吡咯溶液，静置反应；反应结束后，在NiCo-CAT/碳纳米管/PI纤维纸的另一侧喷涂聚酰亚胺树脂溶液，然后经过热压处理，获得具有阻燃性能的纸基电磁屏蔽复合材料。

在本发明的一种实施方式中，步骤1中，所述的盐酸多巴胺、三羟甲基氨基甲烷、碳纳米管、PI纤维和水的质量比分别为(2～6)：(3～6)：(0.1～0.5)：3：1000。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，碳纳米管、盐酸多巴胺、PI纤维的质量比为(0.5-2)：(5-10)：15。具体优选2：10：15。