[发明专利]一种具有梯度填料结构的聚合物电磁屏蔽复合泡沫及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有梯度填料结构的聚合物电磁屏蔽复合泡沫及其制备方法；制备时先在空心玻璃微球上负载导电金属，得低密度导电粒子；然后制备导电粒子‑聚合物复合材料；最后对复合材料进行发泡处理得到电磁屏蔽复合泡沫。采用本发明中的方法可有效降低电磁屏蔽复合材料的填料使用量，提高了复合泡沫的导电及电磁屏蔽效能，所制备的泡沫材料在低导电填料含量下具有良好的导电和电磁屏蔽性能。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽材料技术领域，具体涉及一种具有梯度填料结构的聚合物电磁屏蔽复合泡沫及其制备方法。

背景技术

随着电子工业的发展和电子设备的高度应用，各种通讯设备和电子元件的使用越来越普遍，它们的广泛使用为人们的日常生活提供了很多的便利条件。然而，这些电子设备在使用时不可避免地会产生大量的电磁波辐射，电磁辐射被认为是继水污染、噪音污染、空气污染以外的第四大类污染，由电磁辐射造成的电磁干扰不但会影响通讯设施、医院仪器、航空航天设备的正常运行，还会危害人类的正常生活，给人们的身体健康带来了严峻的挑战，诱发各种疾病，如睡眠不足、头晕、呕吐，严重的甚至可能诱发癌症、心血管等疾病。

传统的金属基电磁干扰(EMI)屏蔽材料由于具有良好的导电性能而表现出优异的屏蔽效能(SE)，但是金属材料存在着密度大、易腐蚀、加工性能差等缺点。近年来，由聚合物基体和导电填料而组成的聚合物基电磁屏蔽复合材料由于具有轻质、易成型、耐腐蚀、屏蔽效能可调等优点而被广泛关注。为了得到良好的电磁屏蔽效能，一般需要在聚合物基体中加入大量的导电填料，由此会导致复合材料整体密度的提高，并增加材料制备成本和加工难度，极大地限制了其在航空航天、交通运输、精密仪器电子、新一代通讯技术等领域的应用。

通过高压气体发泡法在聚合物基体中引入泡孔，以此来制备电磁屏蔽复合泡沫可以有效地降低材料的密度、节约原材料的使用、降低能源消耗，从而减少材料的制造成本和加工难度。此外，利用填料与溶剂的密度差异性诱导可以使填料选择性地分布在聚合物基体的特定区域，形成连续的梯度填料结构，这种梯度填料结构有利于导电填料之间的相互搭接，以此增加复合泡沫的导电及电磁屏蔽性能。目前还没有通过高压气体发泡技术制备梯度填料结构聚合物电磁屏蔽复合泡沫的研究报道。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种具有梯度填料结构的聚合物电磁屏蔽复合泡沫及其制备方法，该复合泡沫在低导电填料含量下具有良好的导电及电磁屏蔽性能。本发明中的方法包括以下步骤：

S1：在空心玻璃微球上负载导电金属，得低密度导电粒子；

S2：制备导电粒子-聚合物复合材料；

S3：将S2所得复合材料置于发泡气体中，于0～300℃、0.5～50MPa的条件下饱和5min～24h，然后以0.1～30MPa/s的速率泄压至常压并降温至室温，得电磁屏蔽复合泡沫。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，负载导电金属的空心玻璃微球上负载的导电金属为银、铜、镍、铝、铁或钨。

进一步，低密度导电粒子的制备包括以下步骤：

SS1：依次对空心玻璃微球进行粗化、敏化处理；

SS2：将敏化后的空心玻璃微球按1g:5～95mL的料液比加入到化学镀液中，然后逐滴加入还原剂溶液，搅拌反应5min～5h，再洗涤、干燥得低密度导电粒子。

进一步，空心玻璃微球的粗化方法为：将空心玻璃微球按1g:10～95mL的料液比加入到稀硫酸中，搅拌反应10min～2h，然后洗涤、抽滤完成粗化。