本發(fā)明屬于有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合泡棉材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合導(dǎo)電薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電泡棉具有導(dǎo)電有效期長(zhǎng)、不受溫度和濕度的影響、表面電阻值可按實(shí)際用途設(shè)定等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、led顯示器、液晶電視、激光打印機(jī)、高速?gòu)?fù)印機(jī)、通訊設(shè)備、移動(dòng)電話、衛(wèi)星通信、醫(yī)療設(shè)備、高壓機(jī)測(cè)試、儀表儀器、墊片/隔板、插板電子產(chǎn)品、防震導(dǎo)電的包裝。
目前，導(dǎo)電泡棉主要采用三維多孔聚氨酯海綿或無(wú)紡布為基材，在電子產(chǎn)品超薄化的趨勢(shì)下，較小的空間所產(chǎn)生的熱量較大，多孔海綿為基體的導(dǎo)電泡棉因密集的孔隙而無(wú)法有效進(jìn)行散熱，往往受到震動(dòng)及設(shè)備零部件散熱的影響，經(jīng)常出現(xiàn)熱包覆以及熱過(guò)載，甚至發(fā)生自燃，嚴(yán)重危及產(chǎn)品使用安全。
隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)導(dǎo)電材料功能化的要求越來(lái)越高，現(xiàn)在市場(chǎng)上以高分子材料為基體材料的導(dǎo)電泡棉遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展需求，因此，開(kāi)發(fā)超薄、具有阻燃性能的導(dǎo)電薄膜材料，是導(dǎo)電材料技術(shù)發(fā)展的迫切需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種復(fù)合導(dǎo)電薄膜及其制備方法，該導(dǎo)電薄膜為在高分子聚合物材料基膜表面上依次涂覆有碳納米管、二氧化硅、氧化石墨烯、三氧化二鐵混合的涂覆層以及金屬導(dǎo)電層，
按重量份數(shù)計(jì)算，二氧化硅為5～10份，碳納米管為30～70份、三氧化二鐵為20-55份，氧化石墨烯為1～5份，
涂覆層厚度為1.0～5.0μm，金屬導(dǎo)電層厚度為0.1～1.0μm；
金屬導(dǎo)電層的材質(zhì)為鎳、銅或其合金。
本發(fā)明還提供了一種上述復(fù)合導(dǎo)電薄膜的制備方法：
(1)酸洗
將高分子聚合物材料基膜置于鹽酸溶液中處理10～60min，
其中，鹽酸溶液的溫度為50～80℃，溶質(zhì)質(zhì)量濃度為5-10％；
(2)涂覆液的制備
將分散劑、碳納米管、氧化石墨烯、二氧化硅、三氧化二鐵加入去離子水中，并超聲分散充分，得到涂覆層復(fù)合懸浮液，
其中，分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、la132、羧甲基纖維素等，
加入順序?yàn)?，先將分散劑加入去離子水中，再加入碳納米管，進(jìn)行超聲分散，超聲時(shí)間為10-100min；再加入氧化石墨烯，超聲分散，超聲時(shí)間為10-80min，再加入二氧化硅及三氧化二鐵，并超聲分散，超聲時(shí)間為10-80min；
(3)涂覆
將步驟(2)中得到的涂覆液涂在經(jīng)過(guò)步驟(1)處理的高分子聚合物材料基膜表面，干燥得到負(fù)載涂覆層的薄膜；
(4)導(dǎo)電化
對(duì)步驟(3)得到的涂覆層表面采用常規(guī)的電鍍工藝進(jìn)行鎳、銅或其合金導(dǎo)電化處理，
電鍍?nèi)芤河?0～30％(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的金屬硫酸鹽、2～5％的金屬氯化鹽、2～5％的硼酸組成，
電鍍時(shí)控制電鍍?nèi)芤旱臏囟葹?0～50℃、電鍍?nèi)芤旱膒h值為2.0～5.0、電流密度為1～5a/dm2、電鍍時(shí)間為20～50min，采用金屬鎳、銅或鈦板作為催化電極。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、采用石墨烯及碳納米管復(fù)合涂層對(duì)高分子聚合物材料基體進(jìn)行涂覆，有效增強(qiáng)了高分子聚合物材料作為基體的耐燃性；
2、石墨烯類材料及碳納米管本身具有的導(dǎo)電性提高了高分子聚合物材料的導(dǎo)電性能，有效節(jié)約了生產(chǎn)成本；
3、復(fù)合層材料中由于同時(shí)加入二氧化硅和三氧化二鐵，提高了涂層的導(dǎo)電性，減少了石墨烯類材料及碳納米管的用量；
4、本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，產(chǎn)品實(shí)用性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
(1)將厚度為5μm的聚酰亞胺薄膜基體置于溫度為50℃、溶質(zhì)質(zhì)量濃度為5％的鹽酸溶液中處理60min，干燥；
(2)將聚乙烯吡咯烷酮、碳納米管、氧化石墨烯、二氧化硅、三氧化二鐵加入去離子水中，并超聲分散充分，得到涂覆液，
其中，聚乙烯吡咯烷酮、去離子水、二氧化硅、三氧化二鐵、碳納米管、氧化石墨烯的質(zhì)量比依次為1.0：1.0：0.5：1.0：2.0：0.1；
(3)涂覆
將步驟(2)中得到的涂覆液涂在經(jīng)過(guò)步驟(1)處理的聚酰亞胺薄膜表面，干燥得到負(fù)載涂覆層的薄膜，控制干燥后的涂覆層厚度為5.0μm；
(4)導(dǎo)電化
對(duì)步驟(3)得到的涂覆層表面采用電鍍工藝進(jìn)行鎳導(dǎo)電化處理，
按重量濃度計(jì)算，電鍍?nèi)芤河?0％的硫酸鎳、2％的氯化鎳、2％的硼酸組成，
電鍍時(shí)控制電鍍?nèi)芤旱臏囟葹?0℃、電鍍?nèi)芤旱膒h值為2.0、電流密度為4a/dm2、電鍍時(shí)間為38min，采用金屬鎳板作為催化電極，
電鍍所得的導(dǎo)電層厚度控制為1.0μm。
經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例所制備的復(fù)合導(dǎo)電薄膜中間涂覆層的電阻率為0.01ω/mm2；本實(shí)施例所制備的復(fù)合導(dǎo)電薄膜中間涂覆層的導(dǎo)熱系數(shù)為80w/(m·k)。
實(shí)施例2
(1)將厚度為10μm的無(wú)紡布薄膜基體置于溫度為65℃、溶質(zhì)質(zhì)量濃度為8％的鹽酸溶液中處理30min，干燥；
(2)將聚乙烯吡咯烷酮、碳納米管、氧化石墨烯、二氧化硅、三氧化二鐵加入去離子水中，并超聲分散充分，得到涂覆液，
其中，聚乙烯吡咯烷酮、去離子水、二氧化硅、三氧化二鐵、碳納米管、氧化石墨烯的質(zhì)量比依次為0.3：0.4：0.3：1.0：2.0：0.08；
(3)涂覆
將步驟(2)中得到的涂覆液涂在經(jīng)過(guò)步驟(1)處理的無(wú)紡布薄膜基體表面，干燥得到負(fù)載涂覆層的薄膜，控制干燥后的涂覆層厚度為3.0μm；
(4)導(dǎo)電化
對(duì)步驟(3)得到的涂覆層表面采用電鍍工藝進(jìn)行鎳和銅的合金導(dǎo)電化處理，
按重量濃度計(jì)算，電鍍?nèi)芤河?5％的硫酸銅、3.5％的氯化鎳、3.5％的硼酸組成，
電鍍時(shí)控制電鍍?nèi)芤旱臏囟葹?5℃、電鍍?nèi)芤旱膒h值為3.5、電流密度為2.5a/dm2、電鍍時(shí)間為35min，采用銅板作為催化電極，
電鍍所得的導(dǎo)電層厚度控制為0.8μm。
經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例所制備的復(fù)合導(dǎo)電薄膜中間涂覆層的電阻率為0.015ω/mm2；本實(shí)施例所制備的復(fù)合導(dǎo)電薄膜中間涂覆層的導(dǎo)熱系數(shù)為95w/(m·k)。
實(shí)施例3
(1)將厚度為50μm的聚酰亞胺薄膜基體置于溫度為80℃、溶質(zhì)質(zhì)量濃度為10％的鹽酸溶液中處理10min，干燥；
(2)將聚乙烯吡咯烷酮、碳納米管、氧化石墨烯、二氧化硅、三氧化二鐵加入去離子水中，并超聲分散充分，得到涂覆液，
其中，聚乙烯吡咯烷酮、去離子水、二氧化硅、三氧化二鐵、碳納米管、氧化石墨烯的質(zhì)量比依次為0.5：0.3：0.3：1.0：1.2：0.1；
(3)涂覆
將步驟(2)中得到的涂覆液涂在經(jīng)過(guò)步驟(1)處理的無(wú)紡布薄膜基體表面，干燥得到負(fù)載涂覆層的薄膜，控制干燥后的涂覆層厚度為1.5μm；
(4)導(dǎo)電化
對(duì)步驟(3)得到的涂覆層表面采用電鍍工藝進(jìn)行鎳和銅的合金導(dǎo)電化處理，
按重量濃度計(jì)算，電鍍?nèi)芤河?0％的硫酸鎳、5％的氯化鎳、5％的硼酸組成，
電鍍時(shí)控制電鍍?nèi)芤旱臏囟葹?0℃、電鍍?nèi)芤旱膒h值為5.0、電流密度為5a/dm2、電鍍時(shí)間為20min，采用金屬鎳板作為催化電極，
電鍍所得的導(dǎo)電層厚度控制為0.5μm。
經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例所制備的復(fù)合導(dǎo)電薄膜中間涂覆層的電阻率為0.018ω/mm2；本實(shí)施例所制備的復(fù)合導(dǎo)電薄膜中間涂覆層的導(dǎo)熱系數(shù)為80w/(m·k)。
對(duì)比實(shí)施例1
相比于實(shí)施例1，涂覆層中不含二氧化硅：
(1)同實(shí)施例1；
(2)將聚乙烯吡咯烷酮、碳納米管、氧化石墨烯、三氧化二鐵加入去離子水中，并超聲分散充分，得到涂覆液，
其中，聚乙烯吡咯烷酮、去離子水、三氧化二鐵、碳納米管、氧化石墨烯的質(zhì)量比依次為1.0：1.0：1.0：2.0：0.1；
(3)同實(shí)施例1；
(4)同實(shí)施例1。
經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例所制備的復(fù)合導(dǎo)電薄膜中間涂覆層的電阻率為0.026ω/mm2。
對(duì)比實(shí)施例2
相比于實(shí)施例1，涂覆層中不含三氧化二鐵：
(1)同實(shí)施例1；
(2)將聚乙烯吡咯烷酮、碳納米管、氧化石墨烯、二氧化硅加入去離子水中，并超聲分散充分，得到涂覆液，
其中，聚乙烯吡咯烷酮、去離子水、二氧化硅、碳納米管、氧化石墨烯的質(zhì)量比依次為1.0：1.0：0.5：2.0：0.1；
(3)同實(shí)施例1；
(4)同實(shí)施例1。
經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例所制備的復(fù)合導(dǎo)電薄膜中間涂覆層的電阻率為0.021ω/mm2。