一种石墨烯/MXene/聚苯乙烯复合材料的制备方法及应用

一种石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的制备方法及应用
技术领域
1.本发明涉及一种石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的制备方法及应用，属于新型功能材料领域。


背景技术：

2.电磁干扰屏蔽材料是降低由电子元件产生电磁辐射的关键，随着电子元件的高频化和小型化要求电磁干扰屏蔽材料同时满足良好的热导率以及抗氧化性能；在实现电磁干扰屏蔽的同时，能长时间在电子封装日益狭窄的空间及时散热。
3.为达到高电磁干扰屏蔽性能，研究者们已进行大量的研究。然而，传统的热导电磁干扰屏蔽材料，如金属箔，仅显示出较低的吸收屏蔽效能，而且容易腐蚀变重。更重要的是，由于阻抗失配，金属基电磁干扰屏蔽材料显示出反射主导的电磁干扰屏蔽机制，从而导致二次辐射污染。由导电纳米材料构建的纳米薄膜显示出优异的电磁屏蔽效率，然而由于制造纳米薄膜所需的成本较高，当前并不适合工业生产。为了解决这些限制，聚合物纳米复合材料具有重量轻、易加工性、优异的机械性能和较强的耐腐蚀性，通过添加少量的导电填料就可以在聚合物基质中有效构建导电网络来最小化阻抗失配和传导损耗，被广泛用于取代金属作为热导电磁干扰屏蔽材料。聚合物纳米复合材料的电磁干扰屏蔽性能主要取决于导电填料，常用的导电填料包括金属颗粒、碳纤维、炭黑、碳纳米管、石墨烯；然而，碳填料直接与基体混合导致相容性差，容易导致碳填料聚集严重，使得填料-界面热阻较大，极大限制了聚合物纳米复合材料的电磁干扰屏蔽性能及热导性能。过渡金属碳化物/氮化物(mxene)具有优异的导电性、热导性和良好的分散性，使得mxene得以制造各种基于mxene的功能材料，但mxene在暴露于空气和水时极易氧化，导致氧化后的mxene失去纳米片结构和功能特性。
4.中国发明专利申请cn113329603a公开了一种轻质多孔mxene基复合薄膜电磁屏蔽材料及其制备方法，其先将mxene和go分别分散在水中得到mxene和go的分散液，在mxene分散液中加入阳离子表面改性剂经高速离心洗涤去除多余阳离子表面改性剂后，制备得到带正电的mxene分散液，然后，将带正电的mxene分散液与go分散液混合后制备得到mxene/go分散液；再将得到的mxene/go的分散液滴涂在高分子基薄板上，低温干燥去除水分，之后从薄板上揭取得到mxene/go复合薄膜，然后将得到的mxene/go复合薄膜进行退火处理，得到m/rgo复合薄膜，如此，虽然可以获得电磁屏蔽效能较好的复合薄膜，但是其未考虑mxene抗氧化性差的问题，且需要滴涂，所需成本较高，工业化生产较为困难。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种兼具良好的电磁干扰屏蔽性能和热导性的石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的制备方法；本发明的目的之二在于提供石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料在电磁干扰屏蔽领域中的应用
6.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
400000，更进一步为60000-350000，再进一步为70000-300000。
23.进一步地，s1中，通过超声分散的方式将mxene和/或阳离子聚苯乙烯树脂微球分散于水中。
24.进一步地，分散时，控制超声功率为50-100w，超声频率为20-60khz，超声时间为1-20min，并在冷水浴环境下进行分散。
25.进一步地，s1和/或s2中，真空干燥温度为60-90℃，更进一步为65-85℃，干燥时间为6-18h，更进一步为8-16h。
26.进一步地，s1和/或s3中，以400-900r/min的速率搅拌50-55min。
27.进一步地，s2中，mxene/聚苯乙烯分散液的浓度为1.8-2.5mg/ml。
28.进一步地，所述石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料呈块状，厚度为0.5-50mm，更进一步为1-45mm，再进一步为5-40mm。
29.基于同一发明构思，本发明还提供如上所述的制备方法制备而成的石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料在电磁干扰屏蔽领域中的应用。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
31.(1)本发明的石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料由双层核壳结构石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料热压成型而成，双层核壳结构之间通过石墨烯相互连接，形成三维导电网络，使得复合材料兼具优异的电磁干扰屏蔽性能和热导性能，是一种新型电磁干扰屏蔽材料。
32.(2)本发明制备的石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料中，mxene的表层包覆具有疏水性的石墨烯层，可对mxene起到保护作用，提升复合材料的抗氧化性能，使得复合材料即便经过较长的货架期，仍然具有良好的电磁干扰屏蔽性能。
33.(3)本发明的制备方法工艺简单，且相关原料易得，通过超声、搅拌、热压等成熟手段即可完成石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的制备，有助于降低复合材料的制备成本，可方便复合材料的工业化生产。
附图说明
34.图1是本发明实施例1得到的三维mxene/聚苯乙烯复合粉末的eds图。
35.图2是本发明实施例1得到的三维氨基化石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合粉末的eds图。
36.图3是本发明实施例1得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的sem图。
37.图4是本发明实施例1得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料tem图。
38.图5是本发明实施例1得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的电磁屏蔽示意图。
具体实施方式
39.以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.实施例1
41.一种石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
42.s1、提供mxene(单层ti3c2，购自佛山市新烯科技有限公司)的浓度为1mg/ml的mxene水分散液；
43.将阳离子聚苯乙烯树脂微球(数均分子量为10-30万，平均粒径为250nm，购自西安瑞禧生物科技有限公司)分散于水中，获得浓度为2mg/ml的阳离子聚苯乙烯分散液；
44.将所述mxene水分散液和阳离子聚苯乙烯分散液按1:100的体积比混合，以500r/min的速率搅拌45min后，过滤，于60℃真空干燥12h，获得三维mxene/聚苯乙烯粉末；
45.s2、将所述mxene/聚苯乙烯粉末分散于去离子水中，获得浓度为2mg/ml的mxene/聚苯乙烯分散液；
46.s3、向所述mxene/聚苯乙烯分散液加入氨基化石墨烯分散液，使得所得混合液中mxene、聚苯乙烯、氨基化石墨烯的质量比为1:200:1，以500r/min的速率搅拌45min后，过滤，于60℃真空干燥12h，获得三维氨基化石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合粉末；
47.其中，氨基化石墨烯分散液由氨基化石墨烯(购自南京吉仓纳米科技有限公司，商品型号：jcg-1-150n-nh2，下同)通过超声方式分散于水中制成，氨基化石墨烯分散液中氨基化石墨烯的浓度为1mg/ml；
48.s4、将11.2g所述三维氨基化石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合粉末于氩气气氛下热压成型，获得厚度为2mm的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料；
49.其中，热压成型的温度为180℃，热压成型的压力为50mpa，热压成型的时间为1h。
50.s1中，通过超声分散的方式将mxene和阳离子聚苯乙烯树脂微球分散于水中，获得相应分散液。分散时，控制超声功率为60w，超声频率为40khz，超声时间为10min，并在冷水浴环境下进行分散。
51.实施例1制得的三维mxene/聚苯乙烯复合粉末的eds图如图1所示，可以看出聚苯乙烯微球表面富有ti、c、o元素，说明mxene置于聚苯乙烯微球上；得到的三维氨基化石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合粉末的eds图如图2所示，可以看出聚苯乙烯微球表面富有c、o元素，只有少量的ti，说明go包覆于ti3c2上层；得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的sem图如图3所示，可以看出微球与微球之间形成了较好的三维电磁屏蔽网络；得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的tem图如图4所示，可以看出具有重叠的纳米片和韧性断裂的表面，说明石墨烯和ti3c2对聚苯乙烯纳米微球具有很好的包覆性；三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料电磁屏蔽示意如图5所示，当入射的电磁波冲击到该材料的表面时，有一小部分电磁波被反射，剩余的波进入该材料，当波穿过以ti3c2和rgo的壳结构时，它们会在壳内反射，其能量与ti3c2和rgo的电荷相互作用后耗散并转化为热能，有助于提升复合材料的电磁干扰屏蔽性能。
52.制备得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.53w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为51db。在室温放置150天后，热导率为2.26w/mk，下降10.6％，电磁干扰屏蔽效率为45db，下降11.7％。
53.对比例1：三维ti3c2/聚苯乙烯复合材料的制备
54.重复实施例1，区别仅在于：s1中将所述mxene水分散液和阳离子聚苯乙烯分散液按2:100的体积比混合；舍弃步骤s3，直接将s2所得mxene/聚苯乙烯分散液过滤，于60℃真空干燥12h后，热压成型，获得厚度为2.04mm的三维ti3c2/聚苯乙烯复合材料。
55.制备得到的三维ti3c2/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.36w/mk，在x波段频率范围
(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为49db。在室温放置150天后；热导率为1.82w/mk，下降22.8％，电磁干扰屏蔽效率为37db，下降24.4％。
56.对比例2：三维石墨烯/聚苯乙烯复合材料的制备
57.重复实施例1，区别仅在于：s1中将所述mxene水分散液更换为氨基化石墨烯分散液并和阳离子聚苯乙烯分散液按2:100的体积比混合；舍弃步骤s3，直接将s2所得石墨烯/聚苯乙烯分散液过滤，于60℃真空干燥12h后，热压成型，获得厚度为2.06mm的三维石墨烯/聚苯乙烯复合材料。
58.制备得到的三维石墨烯/聚苯乙烯复合材料热导率为1.98/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为39db。在室温环境放置150天后，热导率为1.80w/mk，下降9.1％，电磁干扰屏蔽效率为35db，下降10.2％。
59.与对比例1制备得到的三维ti3c2/聚苯乙烯复合材料比较，实施例1所得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.04mm，电磁屏蔽效率提高7.2％，热导率提高4％，热导率和电磁屏蔽效率都有所提高；150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高12.2％，热导率的保留率提高12.7％，说明抗氧化性明显提高。
60.与对比例2制备得到的三维石墨烯/聚苯乙烯复合材料比较，实施例1所得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.06mm，电磁屏蔽效率提高21.7％，热导率提高30.7％，说明热导率和电磁屏蔽效率极大提高；150天后，电磁屏蔽效率、热导率的保留率略低，但电磁屏蔽效果和热导率的具体数值均明显高于三维go/聚苯乙烯复合材料。
61.实施例2
62.重复实施例1，区别仅在于：s1中mxene为单层ti3cn。
63.实施例2制备得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度为1.99mm，热导率为2.31w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为47db。在室温放置150天后，热导率为2.05w/mk，下降11.2％，电磁干扰屏蔽效率为42db，下降10.6％。
64.对比例3：三维ti3cn/聚苯乙烯复合材料的制备
65.重复实施例2，区别仅在于：s1中，将所述mxene水分散液和阳离子聚苯乙烯分散液按2:100的体积比混合；舍弃步骤s3，直接将s2所得mxene/聚苯乙烯分散液过滤，于60℃真空干燥12h后，热压成型，获得厚度为2.04mm的三维ti3cn/聚苯乙烯复合材料。
66.制备得到的三维ti3cn/聚苯乙烯复合材料的热导率2.23w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为44db。在室温放置150天后；热导率为1.72w/mk，下降22.9％；电磁干扰屏蔽效率为34db，下降22.7％。
67.与对比例3制备得到的三维ti3cn/聚苯乙烯复合材料比较，实施例2所得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.05mm，电磁屏蔽效率提高6.8％，热导率提高3.4％，热导率和电磁屏蔽效率都有所提高；150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高12％，热导率的保留率提高11.6％，说明抗氧化性明显提高。
68.与对比例2制备得到的三维石墨烯/聚苯乙烯复合材料比较，实施例2所得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料度减少0.07mm，电磁屏蔽效率提高20.5％，热导率提高16.6％，说明热导率和电磁屏蔽效率极大提高；150天后，电磁屏蔽效率、热导率的保留率略低，但电磁屏蔽效果和热导率的具体数值均明显高于三维go/聚苯乙烯复合材料。
69.实施例3
70.重复实施例1，区别仅在于：s1中mxene为单层v2c。
71.实施例3制备得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度为2mm，热导率为2.27w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为45db。在室温放置150天后，热导率为2.01w/mk，下降11.4％，电磁干扰屏蔽效率为39db，下降13.3％。
72.对比例4：三维v2c/聚苯乙烯复合材料的制备
73.重复实施例2，区别仅在于：s1中将所述mxene水分散液和阳离子聚苯乙烯分散液按2:100的体积比混合；舍弃步骤s3，直接将s2所得mxene/聚苯乙烯分散液过滤，于60℃真空干燥12h后，热压成型，获得厚度为2.05mm的三维v2c/聚苯乙烯复合材料。
74.制备得到的三维v2c/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.18w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为42db。在室温放置150天后，热导率为1.65w/mk，下降24.3％，电磁干扰屏蔽效率为32db，下降23.8％。
75.与对比例4制备得到的三维v2c/聚苯乙烯复合材料比较，实施例3所得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.05mm，电磁屏蔽效率提高7.1％，热导率提高4.1％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高10.4％，热导率的保留率提高12.8％。
76.与对比例2制备得到的三维go/聚苯乙烯复合材料比较，实施例3所得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.06mm，电磁屏蔽效率提高15.3％，热导率提高14.6％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率、热导率的保留率略低，但电磁屏蔽效果和热导率的具体数值均明显高于三维go/聚苯乙烯复合材料。
77.对比例5
78.本对比例的三维石墨烯/ti3c2/聚苯乙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
79.(1)将实施例1所述的氨基化石墨烯分散液、mxene水分散液、阳离子聚苯乙烯分散液按1：1:100的体积比混合，以500r/min的速率搅拌45min后，过滤，于60℃真空干燥12h，获得三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯粉末；
80.(2)将11.2g所述三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯粉末于氩气气氛下热压成型，获得厚度为2.02mm的石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料；
81.其中，热压成型的温度为180℃，热压成型的压力为50mpa，热压成型的时间为1h。
82.对比例5制备得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.03w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为40db。在室温放置150天后，热导率为1.62w/mk，下降20.2％；电磁干扰屏蔽效率为31db，下降22.5％。
83.实施例1制备得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例5所得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，复合材料的厚度减少0.02mm，电磁屏蔽效率提高27.5％，热导率提高39.5％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高10.7％，热导率的保留率提高9.5％。
84.通过对比可知，本发明使用的两步组装方式，即：第一、先制备mxene/聚苯乙烯粉末，再形成mxene/聚苯乙烯分散液，第二、进一步将mxene/聚苯乙烯分散液与氨基化石墨烯分散液混合，有助于提升复合材料最终的综合性能。
85.对比例6
86.重复实施例1，区别仅在于：将s1中氨基化石墨烯替换为非氨基化石墨烯(即普通
的氧化石墨烯，购自南京吉仓纳米科技有限公司，商品型号：jcgo-99-1-150n)。
87.对比例6制备得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度为2.05mm，热导率为2.26w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为45db。在室温放置150天后，热导率为1.92w/mk，下降15.0％，电磁干扰屏蔽效率为38db，下降15.6％。
88.实施例1制备得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例6所得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，复合材料的厚度减少0.05mm，电磁屏蔽效率提高13.3％，热导率提高11.9％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高3.8％，热导率的保留率提高4.4％。
89.通过对比可知，本发明使用氨基化石墨烯，有助于提升复合材料最终的综合性能。
90.对比例7
91.一种石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
92.s1、提供mxene(单层ti3c2，购自佛山市新烯科技有限公司)的浓度为1mg/ml的mxene水分散液；
93.将阳离子聚苯乙烯树脂微球(数均分子量为10-30万，平均粒径为250nm，购自西安瑞禧生物科技有限公司)分散于水中，获得浓度为2mg/ml的阳离子聚苯乙烯分散液；
94.将所述mxene水分散液和阳离子聚苯乙烯分散液按1:100的体积比混合，以500r/min的速率搅拌45min后，进一步加入氨基化石墨烯分散液，使得所得混合液中mxene、聚苯乙烯、氨基化石墨烯的质量比为1:200:1，以500r/min的速率搅拌45min后，过滤，于60℃真空干燥12h，获得三维氨基化石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合粉末；
95.其中，氨基化石墨烯分散液由氨基化石墨烯(购自南京吉仓纳米科技有限公司，型号同实施例1)通过超声方式分散于水中制成，氨基化石墨烯分散液中氨基化石墨烯的浓度为1mg/ml；
96.s2、将11.2g所述三维氨基化石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合粉末于氩气气氛下热压成型，获得厚度为2mm的石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料；
97.其中，热压成型的温度为180℃，热压成型的压力为50mpa，热压成型的时间为1h。
98.s1中，通过超声分散的方式将mxene和阳离子聚苯乙烯树脂微球分散于水中，获得相应分散液。分散时，控制超声功率为60w，超声频率为40khz，超声时间为10min，并在冷水浴环境下进行分散。
99.对比例7制得的石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.27w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为45db。在室温放置150天后，热导率为1.90w/mk，下降16.3％，电磁干扰屏蔽效率为38db，下降15.6％。
100.与对比例7制备得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料比较，实施例1所得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的电磁屏蔽效率提高13.3％，热导率提高11.4％，说明热导率和电磁屏蔽效率极大提高；150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高3.8％，热导率的保留率提高5.6％。
101.通过对比可知，本发明先过滤干燥后制备mxene/聚苯乙烯粉末，再形成mxene/聚苯乙烯分散液，然后进一步将mxene/聚苯乙烯分散液与氨基化石墨烯分散液混合，有助于提升复合材料最终的综合性能。
102.实施例4
103.重复实施例1，区别仅在于：热压温度为150℃。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.06mm。
104.实施例4制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.35w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为47db。在室温放置150天后，热导率为2.07w/mk，下降11.9％，电磁干扰屏蔽效率为41db，下降12.8％。
105.对比例8
106.重复实施例1，区别仅在于：热压温度为130℃。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.14mm。
107.对比例8制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为1.63w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为32db。在室温放置150天后，热导率为1.24w/mk，下降24.0％，电磁干扰屏蔽效率为26db，下降18.8％。
108.实施例4制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例8制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，实施例4的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.08mm，电磁屏蔽效率提高46.9％，热导率提高44.2％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高6.0％，热导率的保留率提高12.0％。
109.该对比例说明热压温度过低，会导致三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的综合性能大幅下降。
110.实施例5
111.重复实施例1，区别仅在于：热压温度为220℃。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2mm。
112.实施例5制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.68w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为54db。在室温放置150天后，热导率为2.49w/mk，下降7.1％，电磁干扰屏蔽效率为49db，下降9.3％。
113.对比例9
114.重复实施例1，区别仅在于：热压温度为240℃。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2mm。
115.对比例9制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.68w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为53db。在室温放置150天后，热导率为2.48w/mk，下降7.5％，电磁干扰屏蔽效率为48db，下降9.4％。
116.实施例5制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例9制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，两者在在电磁屏蔽效率、热导率和抗氧化性上无明显差异，说明过高的热压压强对复合材料的最终性能影响不大，综合考虑成本及设备要求等因素，没必要采用过高的热压温度。
117.实施例6
118.重复实施例1，区别仅在于：热压压强为30mpa。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.09mm。
119.实施例6制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.39w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为48db。在室温放置150天后，热导率为2.06w/mk，下降13.8％，电磁干扰屏蔽效率为42db，下降12.5％。
120.对比例10
121.重复实施例1，区别仅在于：热压压强为20mpa。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.21mm。
122.对比例10制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为1.79w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为36db。在室温放置150天后，热导率为1.53w/mk，下降14.5％，电磁干扰屏蔽效率为31db，下降13.9％。
123.实施例6制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例10制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，实施例6的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.12mm，电磁屏蔽效率提高33.3％，热导率提高33.5％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高1.4％，热导率的保留率提高0.7％。
124.该对比例说明热压压强过低，会导致三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的综合性能大幅下降，这可能与压强过低，产生的气体无法完全排出等因素有关。
125.实施例7
126.重复实施例1，区别仅在于：热压压强为60mpa。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为1.98mm。
127.实施例7制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.41w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为52db。在室温放置150天后，热导率为2.16w/mk，下降10.3％，电磁干扰屏蔽效率为47db，下降9.6％。
128.对比例11
129.重复实施例1，区别仅在于：热压压强为70mpa。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为1.98mm。
130.对比例11制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.41w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为52db。在室温放置150天后，热导率为2.14w/mk，下降11.2％，电磁干扰屏蔽效率为47db，下降9.6％。
131.实施例7制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例11制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，两者在在电磁屏蔽效率、热导率和抗氧化性上无明显差异，说明过高的热压压强对复合材料的最终性能影响不大，综合考虑成本及设备要求等因素，没必要采用过高的热压压强。
132.实施例8
133.重复实施例1，区别仅在于：热压时间为0.5h。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.02mm。
134.实施例8制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.46w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为49db。在室温放置150天后，热导率为2.17w/mk，下降11.8％，电磁干扰屏蔽效率为43db，下降12.2％。
135.对比例12
136.重复实施例1，区别仅在于：热压时间为0.3h。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.07mm。
137.对比例12制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.14w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为42db。在室温放置150天后，热导率为
1.88w/mk，下降12.1％，电磁干扰屏蔽效率为36db，下降14.3％。
138.实施例8制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例12制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，实施例8的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.05mm，电磁屏蔽效率提高16.7％，热导率提高15.0％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高2.1％，热导率的保留率提高0.4％。
139.该对比例说明热压时间过短，会导致三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的综合性能明显下降。
140.实施例9
141.重复实施例1，区别仅在于：热压时间为3h。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2mm。
142.实施例9制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.54w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为52db。在室温放置150天后，热导率为2.28w/mk，下降10.2％，电磁干扰屏蔽效率为46db，下降11.5％。
143.对比例13
144.重复实施例1，区别仅在于：热压时间为3.2h。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2mm。
145.对比例13制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.50w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为51db。在室温放置150天后，热导率为2.18w/mk，下降12.8％，电磁干扰屏蔽效率为45db，下降11.8％。
146.实施例9制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例13制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，两者在在电磁屏蔽效率、热导率和抗氧化性上无明显差异，说明过久的热压时间不会对材料的综合性能有所提升。
147.对比例14
148.重复实施例1，区别仅在于：使得s3所得混合液中mxene、聚苯乙烯、氨基化石墨烯的质量比为0.5:200:1。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为1.98mm。
149.对比例14制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.03w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为40db。在室温放置150天后，热导率为1.83w/mk，下降9.6％，电磁干扰屏蔽效率为36db，下降10％。
150.实施例1制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例14制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，实施例1的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度增加0.02mm，电磁屏蔽效率提高27.5％，热导率提高24.6％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率、热导率的保留率略低，但电磁屏蔽效果和热导率的具体数值均明显高于对比例14制得的复合材料。
151.该对比例说明mxene的质量过小，会明显降低三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的综合性能。
152.实施例10
153.重复实施例1，区别仅在于：使得s3所得混合液中mxene、聚苯乙烯、氨基化石墨烯的质量比为3:200:1。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.07mm。
154.实施例10制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.76w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为56db。在室温放置150天后，热导率为2.40w/mk，下降13.0％，电磁干扰屏蔽效率为49db，下降12.5％。
155.对比例15
156.重复实施例1，区别仅在于：使得s3所得混合液中mxene、聚苯乙烯、氨基化石墨烯的质量比为3.5:200:1。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.08mm。
157.对比例15制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.71w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为54db。在室温放置150天后，热导率为2.26w/mk，下降16.6％，电磁干扰屏蔽效率为44db，下降18.5％。
158.实施例10制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例15制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，实施例10的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.01mm，电磁屏蔽效率提高3.7％，热导提高1.8％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高6.0％，热导率的保留率提高3.6％。
159.该对比例说明过高质量的mxene不会对石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的综合性能带来提升，相反，有所下降。
160.实施例11
161.重复实施例1，区别仅在于：使得s3所得混合液中mxene、聚苯乙烯、氨基化石墨烯的质量比为1:200:8。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为1.84mm。
162.实施例11制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.80w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为57db。在室温放置150天后，热导率为2.68w/mk，下降4.3％，电磁干扰屏蔽效率为55db，下降3.5％。
163.对比例16
164.重复实施例1，区别仅在于：使得s3所得混合液中mxene、聚苯乙烯、氨基化石墨烯的质量比为1:200:10。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为1.86mm。
165.对比例16制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.69w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为54db。在室温放置150天后，热导率为2.52w/mk，下降6.3％，电磁干扰屏蔽效率为51db，下降5.6％。
166.实施例11制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例16制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，实施例11的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.02mm，电磁屏蔽效率提高5.6％，热导率提高4.1％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高2.0％，热导率的保留率提高2.0％。
167.该对比例说明过高质量的氨基化石墨烯不会对石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的综合性能带来提升，相反，有所下降。
168.实施例12
169.重复实施例1，区别仅在于：阳离子聚苯乙烯树脂微球平均粒径为2000nm。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.01mm。
170.实施例12制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.42w/mk，在x
波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为48db。在室温放置150天后，热导率为2.08w/mk，下降14.1％，电磁干扰屏蔽效率为42db，下降12.5％。
171.实施例1制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与实施例12制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，实施例1的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.01mm，电磁屏蔽效率提高6.3％，热导率提高4.5％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高0.7％，热导率的保留率提高3.4％。
172.对比例17
173.重复实施例1，区别仅在于：阳离子聚苯乙烯树脂微球平均粒径为3000nm。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.03mm。
174.对比例17制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为2.05w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为43db。在室温放置150天后，热导率为1.68w/mk，下降18.1％，电磁干扰屏蔽效率为36db，下降16.3％。
175.实施例1制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例17制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，实施例1的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.03mm，电磁屏蔽效率提高18.6％，热导率提高23.4％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高4.5％，热导率的保留率提高7.4％。
176.对比例18
177.重复实施例1，区别仅在于：阳离子聚苯乙烯树脂微球平均粒径为10000nm。最终，得到的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的厚度为2.07mm。
178.对比例18制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的热导率为1.62w/mk，在x波段频率范围(8.2～12.4ghz)电磁干扰屏蔽效率为31db。在室温放置150天后，热导率为1.24w/mk，下降23.5％，电磁干扰屏蔽效率为23db，下降25.8％。
179.实施例1制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料与对比例18制得的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料相比，实施例1的三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料厚度减少0.07mm，电磁屏蔽效率提高64.5％，热导率提高56.2％；室温放置150天后，电磁屏蔽效率的保留率提高14.1％，热导率的保留率提高12.8％。
180.实施例1、实施例12、对比例17和对比例18说明三维石墨烯/mxene/聚苯乙烯复合材料的电磁屏蔽效率、热导率和抗氧化性能随着阳离子聚苯乙烯树脂微球平均粒径的增加而减小。阳离子聚苯乙烯树脂微球的平均粒径越小，制备越困难，成本越高，平均粒径小于250nm的阳离子聚苯乙烯树脂微球已经较难制备，故综合成本和性能等方面因素考虑，需要选择合适的阳离子聚苯乙烯树脂微球平均粒径。
181.上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本技术所附权利要求所限定的范围。