本發(fā)明屬于電磁屏蔽材料及導(dǎo)電聚合物基復(fù)合材料，具體涉及一種柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著第五代通信(5g)的全面覆蓋，電磁波給人類生活帶來便利的同時也伴隨著巨大的潛在危害。不僅會影響人的身體健康，也已經(jīng)成為影響飛機(jī)、衛(wèi)星和許多其他重要領(lǐng)域設(shè)備性能的影響因素，給人們的生活和工作帶來極大的困擾。以往通常選擇高導(dǎo)電性的金屬作為屏蔽材料，但是金屬材料存在剛性大、難以彎折的缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用。另外，雖然金屬材料依然具有很高的利用價值，但是許多基于電化學(xué)鍍金屬的方法往往步驟復(fù)雜、能源消耗大。因此，設(shè)計(jì)一種同時具有高電磁屏蔽性能的柔性材料和成本低廉的方法越來越重要，未來需求也在持續(xù)增長。

2、目前，導(dǎo)電聚合物基復(fù)合材料可以很大程度上解決材料剛性大的問題，并且其具有成本低廉、密度低、適用范圍廣和可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇不同的聚合物作為基體材料，從而得到柔性較好的導(dǎo)電復(fù)合材料。常使用的聚合物基體材料有聚醚醚酮、聚酯、聚酰亞胺、聚烯烴、聚乳酸、環(huán)氧樹脂、硅橡膠等。聚合物基柔性導(dǎo)電薄膜主要以柔性高分子材料作為基體，將金屬基填料(如金屬顆粒、金屬納米線等)、碳基填料、導(dǎo)電聚合物填料等導(dǎo)電填料涂覆在基體表面或者嵌入到內(nèi)部形成導(dǎo)電通路，從而實(shí)現(xiàn)可控的電導(dǎo)率，制備方法主要包括共混法、化學(xué)鍍法、表面涂覆法、噴涂法、電鍍法、氣相沉積法、溶膠-凝膠法、微孔發(fā)泡法和隔離結(jié)構(gòu)法等。然而，有的聚合物基體本身耐熱性不好，無法保證其在較高工作溫度下仍具有良好的綜合性能，難以達(dá)到柔性導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用需求。另外，銅、銀等金屬暴露在環(huán)境中容易被氧化，限制了導(dǎo)電填料的應(yīng)用。申請?zhí)枮閏n202410297420.4的專利公開了一種在聚氨酯/非織造布材料表面涂覆碳納米管的方法，采用浸涂處理法，將聚氨酯/非織造布材料浸入導(dǎo)電浸漬液中，通過物理作用將導(dǎo)電層與材料表面緊密結(jié)合。該方法中所用的聚氨酯材料耐熱性較差，使用溫度一般不超過150℃，而且通過浸涂處理，在使用過程中容易脫落，會導(dǎo)致最后鍍層導(dǎo)電性能差、電磁屏蔽性能差。申請?zhí)枮閏n201610899123.2的專利公開了一種在聚四氟乙烯材料表面鍍銅的方法，采用低溫等離子處理。該方法中所用的導(dǎo)電填料金屬銅暴露在在環(huán)境中容易被氧化，耐腐蝕性較差，最后會導(dǎo)致在一些腐蝕性領(lǐng)域的屏蔽性能和導(dǎo)電性能下降。因此，一種耐熱性能好、力學(xué)性能較好的聚合物基柔性導(dǎo)電薄膜為本領(lǐng)域急需。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述問題，本申請的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜及其制備方法，以提升材料的電磁屏蔽性能。

2、為此，本申請的第一技術(shù)方案公開了一種柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜的制備方法，包括如下步驟：

3、制備改性芳綸納米纖維膜：將芳綸納米纖維分散液經(jīng)真空輔助過濾得到柔性芳綸納米纖維膜，后浸入含鎳離子溶液-1中超聲處理得到預(yù)處理柔性芳綸納米纖維膜，再浸入硼氫化鈉溶液中活化得改性柔性芳綸納米纖維膜；

4、制備化學(xué)鍍鎳溶液：向含鎳離子溶液-2中加入檸檬酸鈉和次磷酸鈉后調(diào)節(jié)ph為10得到；

5、制備柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜：外加磁場下，將改性柔性芳綸納米纖維膜經(jīng)化學(xué)鍍鎳溶液浸漬后干燥，經(jīng)聚二甲基硅氧烷封裝液浸涂后干燥得柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜。

6、進(jìn)一步的，所述芳綸納米纖維分散液中芳綸納米纖維分散制得，所述芳綸納米纖維為對位芳綸紗線纖維、對位芳綸短切纖維、對位芳綸織物纖維、對位芳綸沉析纖維、對位芳綸漿粕、間位芳綸短切纖維、間位芳綸沉析纖維、間位芳綸長絲中的一種或多種。

7、進(jìn)一步的，所述真空輔助過濾壓力為0.4～0.8mpa。

8、進(jìn)一步的，所述超聲處理功率為40-240w。

9、進(jìn)一步的，所述納米纖維膜的質(zhì)量百分比濃度是化學(xué)鍍液和納米纖維總質(zhì)量的5wt％～11wt％；

10、進(jìn)一步的，所述納米纖維膜的質(zhì)量百分比濃度是化學(xué)鍍鎳溶液和芳綸納米纖維總質(zhì)量的5wt％～11wt％。

11、進(jìn)一步的，以質(zhì)量百分比濃度計(jì)，含鎳離子溶液-1中ni2+為1wt％-6wt％，含鎳離子溶液-2中ni2+為6wt％-18wt％。

12、進(jìn)一步的，所述外加磁場強(qiáng)度為100-400mt。

13、以及，根據(jù)上述制備方法制備得到的柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜。

14、本申請的第二技術(shù)方案公開了上述柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜在制備屏蔽材料中的應(yīng)用；以及

15、一種屏蔽材料，包含上述柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜。

16、本發(fā)明具有以下有益效果：

17、本發(fā)明首先通過真空輔助過濾制備了芳綸納米纖維膜，隨后浸入含鎳離子溶液進(jìn)行超聲預(yù)處理以及硼氫化鈉溶液活化處理得到改性芳綸納米纖維膜，再在外加磁場下與化學(xué)鍍鎳溶液混合、干燥、聚二甲基硅氧烷封裝液浸涂得到柔性芳綸納米纖維膜。在這個過程中，超聲處理使得超聲浴中產(chǎn)生的微射流在納米纖維膜表面形成新的活性點(diǎn)，促使纖維膜表面的羥基氧化形成羧基，極性官能團(tuán)數(shù)量的增加有利于納米纖維的潤濕性，即有助于纖維膜表面的羧基與ni2+接觸；以導(dǎo)電導(dǎo)磁性的鎳納米顆粒為導(dǎo)電填料，制備成化學(xué)鍍鎳溶液，借助外界磁場誘導(dǎo)，促使鎳納米顆粒呈取向分布并形成理想的導(dǎo)電通路，從而使得芳綸納米纖維導(dǎo)電膜具有高效的導(dǎo)電性；之后使用聚二甲基硅氧烷封裝液浸涂，使得涂層與基體之間具有良好的結(jié)合力，防止導(dǎo)電層脫落的同時保持納米纖維膜的柔韌性，使得其變?yōu)槌杷裕夷苓M(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)電膜的耐腐蝕性；最終使得到的柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜具有優(yōu)異的柔性、耐熱性、耐腐蝕性。該方法容易操作，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，形成的納米纖維膜的多孔層狀結(jié)構(gòu)以及表面的鎳涂層使材料具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能，能夠解決電子元件間相互干擾的問題。

技術(shù)特征：

1.一種柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述芳綸納米纖維分散液中芳綸納米纖維分散制得，其中，所述芳綸納米纖維為對位芳綸紗線纖維、對位芳綸短切纖維、對位芳綸織物纖維、對位芳綸沉析纖維、對位芳綸漿粕、間位芳綸短切纖維、間位芳綸沉析纖維、間位芳綸長絲中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述真空輔助過濾壓力為0.4～0.8mpa。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述超聲處理功率為40-240w。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述納米纖維膜的質(zhì)量百分比濃度是化學(xué)鍍鎳溶液和芳綸納米纖維總質(zhì)量的5wt％～11wt％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，以質(zhì)量百分比濃度計(jì)，含鎳離子溶液-1中ni2+為1wt％-6wt％，含鎳離子溶液-2中ni2+為6wt％-18wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述制備化學(xué)鍍鎳溶液中，鎳離子溶液、檸檬酸鈉、次磷酸鈉的添加比例為：1.9:1:1.7。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述外加磁場強(qiáng)度為100-400mt。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述制備方法制備得到的柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜在制備屏蔽材料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電磁屏蔽材料及導(dǎo)電聚合物基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜及其制備方法和應(yīng)用。首先通過真空輔助過濾制備了芳綸納米纖維膜，隨后浸入含鎳離子溶液進(jìn)行超聲預(yù)處理以及硼氫化鈉溶液活化處理得到改性芳綸納米纖維膜，再在外加磁場下與化學(xué)鍍鎳溶液混合、干燥、聚二甲基硅氧烷封裝液浸涂得到柔性芳綸納米纖維膜。最終得到的柔性芳綸納米纖維導(dǎo)電膜具有優(yōu)異的柔性、耐熱性、耐腐蝕性。該方法容易操作，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，形成的納米纖維膜的多孔層狀結(jié)構(gòu)以及表面的鎳涂層使材料具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能，能夠解決電子元件間相互干擾的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：蓋景剛,孫義興,岳婷,桑可瀟,武雅各,吳丹,楊子昊,趙傳哲,李迎康
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28