一种聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料及其制备方法

本发明属于电磁屏蔽材料，具体涉及一种聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子通信技术的快速发展，越来越多的应用程序使用电磁波，从而产生电磁干扰(emi)。emi已成为一个严重的污染问题，不仅会导致设备故障，还会损害人体健康。电磁屏蔽材料能够消除或减轻emi，其中，金属基复合材料具有很好的emi屏蔽效果，但由于其重量大且不耐腐蚀，导致其使用受到限制；导电聚合物复合材料(cpc)具有重量轻、机械柔性高、耐腐蚀性好和成本低等特性，同时聚合物基体和导电填料选择多样，可根据器件的电磁屏蔽需求制备更符合实际应用效果的功能化复合材料。

2、在电子器件领域中，电磁屏蔽性能和性能稳定性是评判电磁屏蔽材料的重要指标，电磁屏蔽性能是代表屏蔽材料阻止或减弱电磁辐射能力的指标，电磁屏蔽性能越高表示防护能力和抗干扰能力越强；电磁屏蔽材料在使用过程中不可避免的会产生电磁屏蔽效果的降低，较高的性能稳定性能够使电磁屏蔽材料的使用时间更长。现有技术在cpc制备过程中，基体材料与导电填料的结合多利用吸附作用，由于结合力不牢固导致使用后导电能力下降，在实际应用中并不理想。因此，如何开发出一种结合力牢固、电磁屏蔽性能稳定的电磁屏蔽材料具有重要意义。

技术实现思路

1、基于上述目的，本发明提供了一种聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料及其制备方法，实现导电填料和非织造布的牢固结合，通过逐层浸渍导电填料，形成错综复杂又紧密相连的导电网络结构，进一步提高电磁屏蔽材料的导电性，得到一种具有较优电磁屏蔽性能以及性能稳定性的三维立体柔性材料。

2、一方面，本发明涉及一种聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法，具体包括以下步骤：

3、以聚氨酯的有效加入量计，将1～10wt％的第二导电填料和725wt％的溶剂混合，300～500w超声处理30～60min，然后将聚氨酯与超声处理后的溶液在200～1000r/min机械搅拌混合30～60min，得到5000～20000mpa·s的导电浸渍浆料。

4、将第一导电填料、大分子分散剂和去离子水在300～500w条件下超声处理30～60min，配制10～40mg/ml导电浸渍液，大分子分散剂的加入量为导电浸渍液的1～5wt％。

5、将第三导电填料、大分子分散助剂和去离子水在300～500w条件下超声处理30～60min，配制10～50mg/ml的凝固浴，大分子分散助剂的加入量为凝固浴的1～5wt％。

6、将厚度为3～5mm、单位面积克重为500～800g/m2的非织造布浸在导电浸渍液中0.5h，然后在60℃下干燥6h为1个浸渍循环，共进行3～7个浸渍循环得到导电非织造布，改变浸渍循环的次数能够调节导电非织造布中的导电填料含量。将导电非织造布浸没在导电浸渍浆料中10min后按相同间距轧压，然后利用凝固浴凝固，300～500w辅助超声波凝固20～50min。水洗，通过水洗将残留在材料中的溶剂除去，100℃下干燥6h得到聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料。

7、进一步地，本发明提供的聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法中，第一导电填料、第二导电填料和第三导电填料均选自炭黑、石墨烯、碳纳米管、mxene、金属纳米线、金属纳米颗粒中的任意一种；聚氨酯为聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚碳酸酯型聚氨酯中的任意一种；溶剂为n，n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、丙酮、丁酮、乙醇、二氯甲烷、二甲苯、二甲基亚砜中的任意一种；大分子分散助剂和大分子分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基吡啶氯化铵、聚乙二醇、梨糖醇酐脂肪酸酯、聚碳酸酯中的任意一种。

8、另一方面，本发明涉及一种电磁屏蔽材料，采用上述聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法制备得到。

9、还有，本发明请求保护上述聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法在提高电磁屏蔽材料电磁屏蔽性能和电磁屏蔽性能稳定性中的应用。

10、进一步地，本发明通过电磁屏蔽材料的稳定性和耐用性测试得知，通过吸附作用制备的电磁屏蔽材料经过洗涤剂洗涤25次后电磁屏蔽效能下降至原来的一半，稳定性较差，而本发明的电磁屏蔽材料经过洗涤剂洗涤15次后电磁屏蔽效能仅下降2db左右，随后电磁屏蔽性能趋于稳定，增加洗涤次数电磁屏蔽效能变化不大，表明本发明的电磁屏蔽材料具有较优的性能稳定性，经过多次洗涤后仍具有较好的电磁屏蔽性能。

11、进一步地，本发明通过电磁屏蔽材料的稳定性和耐用性测试得知，通过吸附作用制备的电磁屏蔽材料经过100次弯曲/释放循环后电磁屏蔽效能下降了了约10db，经过500次弯曲/释放循环后电磁屏蔽效能下降为原始电磁屏蔽效能的一半，耐用性较差，而本发明的电磁屏蔽材料经过100次弯曲/释放循环后电磁屏蔽效能降低了1.1db左右，随后变得稳定，表明本发明的电磁屏蔽材料中存在强大而连续的导电网络，可以抵抗长期的动态弯曲，此外，由于聚氨酯的引入，导电填料和非织造布之间的界面粘附性和结构稳定性也得到了增强。

12、本发明与现有技术相比具有以下有益效果或者优点：

13、本发明提供了一种聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法。将导电浸渍液、导电浸渍浆料通过浸渍的方法与非织造布结合后凝固，水洗，干燥得到电磁屏蔽材料。本发明在非织造布通过吸附作用引入导电填料的基础上，进一步通过浸渍在电磁屏蔽材料中添加聚氨酯和导电填料，随后经过凝固浴凝固得到的电磁屏蔽材料，在增强其导电性能的同时，实现了导电填料和非织造布的牢固结合。同时在制备过程中逐层浸渍导电填料，形成错综复杂又紧密相连的导电双网络结构，进一步提高其导电性，组成导电性能显著增强的三维立体柔性材料。

14、本发明通过电磁屏蔽材料的稳定性和耐用性测试得知，通过吸附作用制备的电磁屏蔽材料经过洗涤剂洗涤后电磁屏蔽效能下降较多，稳定性较差，而本发明的电磁屏蔽材料经过洗涤剂洗涤后电磁屏蔽效能稳定性较好，增加洗涤次数电磁屏蔽效能变化不大，表明本发明的电磁屏蔽材料具有较优的性能稳定性，经过多次洗涤后仍具有较好的电磁屏蔽性能。

15、本发明通过电磁屏蔽材料的稳定性和耐用性测试得知，通过吸附作用制备的电磁屏蔽材料经过100次弯曲/释放循环后电磁屏蔽效能下降较多，耐用性较差，而本发明的电磁屏蔽材料经过100次弯曲/释放循环后电磁屏蔽效能稳定，表明本发明的电磁屏蔽材料中存在强大而连续的导电网络，可以抵抗长期的动态弯曲，此外，由于聚氨酯的引入，导电填料和非织造布之间的界面粘附性和结构稳定性也得到了增强。

16、本发明的制备工艺要求低，相对于传统的溶液相转化方法制备的多孔电磁屏蔽材料增加了孔壁的粗糙度，本方法制备的电磁屏蔽材料微孔可调控和电磁屏蔽性能优异。可以应用于聚氨酯、非织造布电磁屏蔽材料的制备，具有可拓展性。制备方法有望实现工业化生产，在航空航天、电子外壳、建筑材料、汽车材料等领域有一定的应用价值。

技术特征：

1.一种聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括：将非织造布浸入导电浸渍液中，干燥后得到导电非织造布，将所述导电非织造布浸入导电浸渍浆料中，轧压，随后浸入凝固浴，超声波辅助凝固，水洗后干燥得到所述聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料；

2.根据权利要求1所述的聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚碳酸酯型聚氨酯中的任意一种；

3.根据权利要求1所述的聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述浸入导电浸渍液和干燥为1个浸渍循环，经3～7个浸渍循环后制得所述导电非织造布；

4.根据权利要求1所述的聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述第一导电填料、第二导电填料和第三导电填料均选自炭黑、石墨烯、碳纳米管、mxene、金属纳米线、金属纳米颗粒中的任意一种；

5.根据权利要求1所述的聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述导电浸渍液通过超声分散均匀，所述超声的功率为300～500w，超声的时间30～60min；

6.根据权利要求1所述的聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，将所述第二导电填料和溶剂超声处理后加入聚氨酯，机械搅拌混合后得到所述导电浸渍浆料；

7.根据权利要求1所述的聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯为聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚碳酸酯型聚氨酯中的任意一种；

8.根据权利要求1所述的聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述凝固浴通过超声分散均匀；

9.一种电磁屏蔽材料，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到。

10.权利要求1～8任一项所述的制备方法在提高电磁屏蔽材料电磁屏蔽性能和电磁屏蔽性能稳定性中的应用。

技术总结本发明属于电磁屏蔽材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料及其制备方法。本发明提供了一种聚氨酯/非织造布电磁屏蔽材料及其制备方法，实现导电填料和非织造布的牢固结合，通过逐层浸渍导电填料，形成错综复杂又紧密相连的多孔双网络结构，进一步提高电磁屏蔽材料的导电性，得到一种具有较优电磁屏蔽性能以及性能稳定性的三维立体柔性材料。本发明制备的电磁屏蔽材料相比于通过吸附作用制备的电磁屏蔽材料稳定性和耐用性得到较大提升。技术研发人员：冯见艳,白杨,王鹏,陈欣,张鹏,韩帅帅,刘浩强,罗晓民受保护的技术使用者：陕西科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27