[发明专利]一种高强度多功能石墨烯弹性体泡棉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度多功能石墨烯弹性体泡棉及其制备方法。本发明以多孔聚氨酯泡棉为骨架，以氧化石墨烯分散液为发泡剂，以遴选的氧化石墨烯分散液为泡孔填充液，制备得到高强度多功能石墨烯弹性体泡棉，其拉伸强度在80KPa左右，断裂伸长率达22.2％，电导率达到0.81S msupgt;‑1/supgt;，屏蔽能力可达9.0GHz(9.0‑18GHz)的有效吸收带宽，吸波性能最大吸收值达到‑34.8dB，吸油性能可以吸收大于70倍自身重量的有机溶剂，对于密度较高的二氯甲烷，其吸收倍率可以达到130倍左右。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽及吸波材料领域，具体涉及一种高强度多功能石墨烯弹性体泡棉及其制备方法。

背景技术

随着电子设备、航空航天等行业的迅速发展，电磁屏蔽材料和吸波材料都朝着轻薄化的方向发展，制备密度小、厚度薄的电磁屏蔽材料和吸波材料有着重要的应用价值。金属材料作为目前广泛应用的电磁屏蔽材料，具有密度大、易腐蚀、耐疲劳性差等缺点。随着人们对碳材料的关注，碳基的电磁屏蔽材料和吸波材料得到了迅速的发展，包括碳黑、石墨、碳纳米管、石墨烯等具有质量轻、易加工、化学稳定性好、耐高温、导电性高且可调等一系列优点，是制备集轻、薄、高性能电磁屏蔽或吸波性能于一体的理想材料。

以石墨烯、碳纳米管等构建的膜材料，具有致密的结构和较高的电导率，对微波具有较强的反射性能和衰减性能，但由于碳膜材料的厚度较薄，低于大多数吸波材料的厚度要求(2mm)，所以大多数的碳薄膜材料都用于电磁屏蔽而非吸波，适用于一些体积小的精密仪器和器件。

目前也有报道，将氧化石墨烯膜经过高温热处理(CN105731438B)或者用浸泡反应溶液产生气体的方式(CN114014310 A)来生成石墨烯泡棉，生成的石墨烯泡棉的微观结构多孔“蓬松”，使得泡棉导热、导电等功能出色，但是该方法制备的石墨烯泡棉也仅仅是具有电磁屏蔽功能，不具有吸波功能。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高强度多功能石墨烯弹性体泡棉及其制备方法，以多孔聚氨酯泡棉为骨架，以氧化石墨烯分散液为发泡剂，以遴选的氧化石墨烯分散液为泡孔填充液，制备得到高强度多功能石墨烯弹性体泡棉，经实验证明，其在力学性能、电学性能、吸波性能、屏蔽性能和吸油性能等方面都表现突出。

本发明的技术方案是：一种高强度多功能石墨烯弹性体泡棉的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)氧化石墨烯浆料筛选

配制0.5-3wt％的氧化石墨烯分散液，充分分散后通过真空离心机离心遴选片径D₉₀小于10μm的氧化石墨烯分散液作为弹性体泡棉填充液；

(2)聚氨酯泡棉中间体制备

六亚甲基二异氰酸酯、聚醚多元醇、拉力剂和催化剂进行反应，得到聚氨酯泡棉中间体；

(3)石墨烯聚氨酯弹性体泡棉制备

将步骤(2)制备的聚氨酯泡棉中间体加入交联剂及发泡剂(固含量0.5-3wt％的氧化石墨烯分散液)混合，转移至模具中，真空干燥发泡，得到石墨烯聚氨酯弹性体泡棉；

(4)高强度多功能石墨烯弹性体泡棉制备

将步骤(1)制备的氧化石墨烯浆料真空脱泡，将步骤(3)准备好的石墨烯聚氨酯弹性体泡棉浸泡在氧化石墨烯浆料中，浸泡后的泡棉反复挤压除去泡棉中的气泡，然后烘干，再在水合肼蒸汽中回流进行还原反应，再次烘干，得到高强度多功能石墨烯弹性体泡棉。

所述步骤(1)具体为：配制0.5-3wt％的氧化石墨烯分散液，用高速剪切分散机700-900rpm处理分散液20-40min，然后1100-1300rpm处理分散液50-70min，将分散液转移至真空离心机中进行离心，取上层分散液作为弹性体泡棉填充液。