一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法

本发明属于电磁屏蔽材料，特别涉及一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着电子技术/设备在各行各业的广泛应用，电磁波作为信息传播的重要载体，已经存在于生活的各个方面。但由于无线电子设备向着智能、高频、多功能化的方向发展，这些电子设备在运行过程中也不可避免地产生了不同频率的电磁辐射，从而引发了一系列严重的社会/环境问题。由天然来源和人工电子设备产生的电磁干扰(emi)污染问题已引起全世界的关注，因为这些污染不仅会导致敏感电子设备的故障，还会对人类健康产生不利影响。强烈的电磁辐射可能导致人的中枢神经系统发生紊乱，出现头晕、失眠、记忆力衰退等问题；更严重的是那些长期处于高能射线辐射工作环境的工作者，比如为高压电子设备维修及维护的工作者等，因长时间接触会使血液、淋巴、脑神经等部位出现问题甚至癌变。

2、为了消除这种负面影响，数十年来人们一直致力于构建高性能emi屏蔽材料。金属及其复合材料因具有优异的导电性能被广泛应用于电磁防护中,针对一些特殊应用的场景,可以通过金属在高频电磁场的作用下产生电场,从而对电子设备产生的电磁波能量进行衰减,达到电磁屏蔽的效果。然而,随着智能设备的轻量化、智能化、柔性化、微型化的发展要求，金属耐腐蚀性差、自身密度大、机械柔韧性差和可加工性差等缺点导致材料结构完整性下降和电磁屏蔽性能的损失，限制了其进一步的应用。此外，由于金属的高导电性,会使电磁波在金属表面进行多次反射，严重会造成二次电磁污染，已经无法满足日益增长的电磁防护需求。织物因其柔韧性好、易加工特性是作为电磁屏蔽材料的选择之一。以织物为基底，通过浸渍、浸涂等方式将高导电物质施加到织物表面，可以赋予材料较好的电磁屏蔽性能，但上述材料的电磁屏蔽功能仍需要进一步提高，并且导电物质与织物之间缺乏有效结合，在使用过程中容易造成导电物质从织物表面脱落，从而使材料的电磁屏蔽效能降低。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，具有较高的电磁屏蔽效能。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1，准备如下制备原料：包括碳布、碳纸、铜线、n,n-二甲基甲酰胺、4,4’-二氨基二苯醚、双酚a型二醚二酐、科琴黑；

5、步骤2，三明治结构织物缝制；

6、步骤3，制备聚醚酰胺酸/科琴黑复合溶胶；

7、步骤4，聚醚酰胺酸/科琴黑复合溶胶涂覆三明治结构织物；

8、步骤5，进行烘干和热酰亚胺化；

9、步骤6，用热压机进行热压处理。

10、所述步骤2，三明治结构织物缝制是通过铜线将两层碳布和一层夹在碳布中间的碳纸缝制形成三明治结构。

11、所述步骤3，聚醚酰胺酸/科琴黑复合溶胶是通过原位聚合法制备得到，具体步骤为：

12、将1.5g4,4’-二氨基二苯醚溶于10-15.5mln,n-二甲基甲酰胺中得到4,4’-二氨基二苯醚分散液，将科琴黑溶于9-11mln,n-二甲基甲酰胺中磁力搅拌12h获得科琴黑/n,n-二甲基甲酰胺溶液；将获得的科琴黑/n,n-二甲基甲酰胺溶液加入到4,4’-二氨基二苯醚分散液中，超声至充分溶解获得复合溶液，再向其中加入4.02g双酚a型二醚二酐同时外加2-3h的机械搅拌最终得到聚醚酰胺酸/科琴黑复合溶胶。

13、所述科琴黑占总固体含量的5-10wt%。

14、所述聚醚酰胺酸/科琴黑复合溶胶的固含量为18-23wt%。

15、所述科琴黑要通过水热法进行90℃、12h的酸处理，再抽滤至中性后烘干。

16、所述双酚a型二醚二酐是通过分为四等份，每份间隔30min并缓慢加入的。

17、所述步骤5，烘干是指将涂胶后的三明治结构织物转移到精密高温干燥箱中进行80℃、5h的烘干。

18、所述步骤5，热酰亚胺化具体是将烘干后的三明治结构织物继续在150℃、200℃、250℃、300℃下分别处理1h。

19、所述步骤6，热压处理的条件为：热压温度为180-200℃，压力为15-18mpa，时间为25-35min。

20、本发明的有益效果是：

21、与现有技术相比，本发明通过将导电碳布、碳纸经由导电铜线缝合在一起，构建三明治结构，所以具有导电三维网络、多次反射、界面损耗等特点；同时采用在材料表面涂覆导电复合溶胶并进行热酰亚胺化和热压处理，一方面进一步增强了复合材料的导电损耗，另一方面也增强了复合材料各组分间的粘着性，解决了层状材料易脱落的问题；通过上述处理，本发明最终获得的三明治结构电磁屏蔽复合材料在保持均匀紧密结构的同时也具有较高的电磁屏蔽效能，在8.2-12.4ghz频率范围内电磁屏蔽效能有相当大一部分在50db以上，最高可达70.14db，电磁屏蔽效果优异，可应用在不同实际场合中。

技术特征：

1.一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2，三明治结构织物缝制是通过铜线将两层碳布和一层夹在碳布中间的碳纸缝制形成三明治结构。

3.根据权利要求1所述的一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3，聚醚酰胺酸/科琴黑复合溶胶是通过原位聚合法制备得到，具体步骤为：

4.根据权利要求3所述的一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述科琴黑占总固体含量的5-10wt%。

5.根据权利要求3所述的一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚醚酰胺酸/科琴黑复合溶胶的固含量为18-23wt%。

6.根据权利要求3所述的一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述科琴黑要通过水热法进行90℃、12h的酸处理，再抽滤至中性后烘干。

7.根据权利要求3所述的一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述双酚a型二醚二酐是分为四等份，每份间隔30min并缓慢加入的。

8.根据权利要求1所述的一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5，烘干是指将涂胶后的三明治结构织物转移到精密高温干燥箱中进行80℃、5h的烘干。

9.根据权利要求书1中所述的一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5，热酰亚胺化具体是将烘干后的三明治结构织物继续在150℃、200℃、250℃、300℃下分别处理1h。

10.根据权利要求1中所述的一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤6，热压处理的条件为：热压温度为180-200℃，压力为15-18mpa，时间为25-35min。

技术总结一种三明治结构电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，准备原料包括碳布、碳纸、铜线、N,N‑二甲基甲酰胺、4,4’‑二氨基二苯醚、双酚A型二醚二酐、科琴黑；步骤2，三明治结构织物缝制；步骤3，制备聚醚酰胺酸/科琴黑复合溶胶；步骤4，用聚醚酰胺酸/科琴黑复合溶胶涂覆三明治结构织物；步骤5，进行烘干和热酰亚胺化处理；步骤6，用热压机进行热压；通过铜线缝制和涂胶处理，复合材料各组分间结合更加紧密，同时复合材料具有较高的电磁屏蔽效能，最高可达70.14dB，电磁屏蔽效果优异。技术研发人员：刘晓旭,赵佳豪,盛大伟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：2024/8/1