[发明专利]一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料及其制备方法与应用。所述的制备方法包括：以芳纶沉析纤维和芳纶短切纤维为基本原料，通过对芳纶纤维表面进行自聚合改性，增加芳纶纤维的粗糙度和表面活性；对纤维素纳米纤丝进行表面改性作为增强剂使用，赋予更多的化学官能团，实现芳纶纤维和纤维素纳米纤维的优势互补；在湿法抄造芳纶纸过程中掺入高长径比的银纳米线，经过湿热压成型制备出高性能电磁屏蔽复合纸基材料。所述高性能电磁屏蔽复合纸基材料生产过程简便，不仅具有优异机械性能和电磁屏蔽性能，且有效降低了芳纶纸的生产成本，便于工业化生产，可以广泛应用到5G电信基材、电磁屏蔽材料、防护材料、内饰材料和电子产品基材等众多领域。

技术领域

本发明属于造纸工业和高分子材料交叉领域，具体涉及一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料及其制备方法与应用。

背景技术

电磁波会因其频率发生变化，容易引起人体的伤害。一般使用的小磁铁，不至于对人体产生伤害。但当电磁辐射超过一定强度(即安全卫生标准限值)后,会对人体产生负面效应，导致头疼、失眠、记忆衰退、血压升高或下降、心脏出现界限性异常等症状，而这种现象就叫做电磁污染。电磁污染与大气污染、水质污染和噪音污染被公认为四大危害。如果在超强度的电磁辐射环境下长期作业，严重的可能引起部分人员流产、白内障、甚至诱发致癌。电磁能量对人体、电子设备都会产生不可估量的损害，所以对电磁波危害的防护迫在眉睫。

芳纶纸材料是由芳纶沉析纤维和短切纤维按照一定的配比混合湿法抄造而成原纸，接着进行高温高压的压光技术对原纸进行热处理而制备的。但是，由于芳纶纤维较高的结晶度及苯环空间位阻作用，使得纤维表面光滑，活性官能团较少，从而导致其与基体材料的界面相容性较差，难以起到高性能增强体的作用。目前，通常采用化学处理方法来增加芳纶纤维表面的活性官能团，或者添加反应性增容剂等方法来增强复合材料的界面相容性。然而，一般的改性方法会极大地破坏纤维的结构，或者会使用有毒溶剂，且操作比较复杂，聚多巴胺因其优良的粘附性而成为新近发展起来的表面改性剂。在前期的关于芳纶纤维的表面改性中，以构建具有活性的官能团，实现增强纤维之间粘结强度的目的，这一方法是一种普遍的方法，如申请号为201710599787.1202010055750.4和201210245728.1三个发明实例均如此，采用多巴胺在碱性条件下聚合生成聚多巴胺的形式，在芳纶纤维表面进行氨基化改性。但是，在以往的专利中仅仅公开了单一的改性方法，不具有普遍适用性。因此，通过合适的方法改善芳纶纸内纤维结合强度是获得高性能芳纶复合材料的关键。

纤维素纳米纤丝作为一种新型绿色纳米材料，在具有纳米效应的同时，还延续了纤维素优良的理化特性，近年来日益受到人们的广泛关注。纤维素纳米纤丝的来源包括植物、动物和微生物，是将纤维素经过物理、化学、生物或几种方法相结合的处理过程将纤维素的尺寸降低至100nm以下，单根呈线性的纳米级别的纤维，具有优异的机械性能、巨大的比表面积、高结晶度、良好的亲水性、高透明度、低密度、良好的生物可降解性与生物相容性以及稳定的化学性质，纤维素纳米纤丝功能化材料的制备以及高值化的利用的研究已经成为了国内外学者们关注的焦点，其应用涉及到增强材料、电子工业、轻工食品、生物医药等诸多领域。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料；

本发明的另一目的在于提供上述高性能电磁屏蔽复合纸基材料的制备方法；

本发明的再一目的在于提供上述高性能电磁屏蔽复合纸基材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

(1)芳纶纤维的表面改性：以芳纶沉析纤维和芳纶短切纤维为基本原料，将其混合后加入碱性溶液中，加入氨基改性剂反应，制得氨基化芳纶纤维。目的是在芳纶纤维表面引入氨基，增加芳纶纤维的粗糙度和表面活性。

(2)纤维素纳米纤丝的表面改性：加入氧化剂对纤维素纳米纤丝进行表面醛基化改性，增加纤维之间的交联效果和氢键连接作用，获得醛基化纤维素纳米纤丝。