一种具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜及其制备方法与流程

本发明属于电磁屏蔽及电热性能的双功能复合材料，具体涉及一种具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜及其制备方法。

背景技术：

1、冬季采暖需求带来的能耗较高，极端寒冷天气多有发生，“煤改电”是加快热源端清洁化改造的一个重要措施，以“宜电则电”为原则，推广使用电采暖。而现在的电采暖的加热层所用的电热材料多为金属电热材料，其发热效率低、易氧化、寿命短，存在一定安全隐患，而碳系电热材料表现出低电压、高效发热的特性，具有一定的研究价值。同时，随着电子产品和设备的日益增多，无线通讯技术的飞速发展，电磁辐射越来越严重，给人们带来了如电磁干扰、电磁信息泄露、电磁环境污染等问题。电磁污染是继大气、水污染、噪音污染后，全球又一大的污染问题。在工业和社会生活中，由于电磁辐射的影响，会对电子产品产生很大的干扰，从而导致硬件设备出现故障或故障，从而导致通讯设备的通讯中断和信息泄漏。另外，电磁辐射污染还会对人体的中枢神经系统产生很大的损害，从而导致多种疾病。

2、综上，研究和开发出一种兼具电磁屏蔽和电热性能的材料，对解决存在的实际问题具有较大的意义。现有的电磁屏蔽及电热材料发热效率低、易氧化、寿命短，存在一定安全隐患的缺点及金属电磁屏蔽材料有较高的反射率、较高的二次污染、高密度、不易加工、不易维护等缺点。

3、针对现有电磁屏蔽及电热材料自身密度大、效能低、成本高等缺点，急需找到一种新的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜及其制备方法，来简化制备工艺，降低制备成本，满足不同环境下多方面的使用需求。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜及其制备方法，以解决现有电磁屏蔽及电热材料自身密度大、效能低和成本高的缺点。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，包括以下步骤：

4、将鳞片石墨置于酸性溶液中，再加入过硫酸铵，室温放置后，经抽滤、漂洗和干燥，得到膨胀石墨；在还原性气氛下热处理后，加入到有机溶剂中，搅拌均匀后，加入硅树脂及交联剂，搅拌均匀，形成浆料，再经烘干，辊压，热压后，制得具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜。

5、优选地，鳞片石墨：酸性溶液：过硫酸铵的用量比为1.0g：(1～10)ml：(3～10)g。

6、优选地，室温放置时间为10～30h；。

7、优选地，酸性溶液为硫酸、硝酸或盐酸。

8、优选地，还原性气氛为ar、h2/ar或硼氢化钠；有机溶剂为正己烷、四氢呋喃或dmf溶液。

9、优选地，热处理的温度为700～900℃，升温速率为5～15℃/min，热处理的时间为6～10h。

10、优选地，膨胀石墨：硅树脂的质量比为1：(2～10)；交联剂加入量是硅树脂质量的1％～5％，交联剂为过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的一种或两种的混合物。

11、优选地，烘干的温度为60～90℃，烘干的时间为12～24h。

12、优选地，热压的温度为150～250℃，压力为5～20mpa，时间为10～30min。

13、本发明还公开了上述制备方法制得的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜，利用硅树脂基体自身的粘性使膨胀石墨在硅树脂基体中均匀分散。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、本发明公开了一种具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，该制备方法首先将天然鳞片石墨室温一步法进行膨胀，得到膨胀石墨。然后，将膨胀石墨通过还原性气氛热处理后，将其与硅树脂分散、混合并加入交联剂，待溶剂挥发后辊压均匀，最后将该复合材料热压得到所需的膜材料。该方法使用天然鳞片石墨为原料，将天然鳞片石墨膨胀化及热处理后得到一种质轻、吸收频带宽、易成型，且导电导热良好的膨胀石墨基复合材料，将其应用到电磁屏蔽和电热领域。此外，借助硅树脂基体自身的粘性，有利于使得膨胀石墨更加均匀的分散在基体中，易于形成连通的导电网络。本发明所用材料矿产丰富，制备工艺简单，提高了石墨矿产的高附加值应用。克服了电热材料发热效率低、易氧化、寿命短，存在一定安全隐患的缺点及金属电磁屏蔽材料有较高的反射率、较高的二次污染、高密度、不易加工、不易维护等缺点解决了现有电磁屏蔽及电热材料自身密度大、效能低、成本高等缺点。具有制备工艺简单、易于实现工业化的生产，在日用取暖、电磁波防护等领域具有广阔的应用前景。

16、本发明还公开了上述制备方法制得的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜，该具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜具有高电热转换效率、高电磁屏蔽效能，并且化学稳定性高、成本低廉、制备简单，具有极高的社会价值效益。该复合膜材料可以在低电压供能时将电能转换为热能，具有高效的电热转换效率。因此，该复合材料不仅有着优异的电热性能也有着一定的电磁屏蔽性能，满足不同环境下多方面的使用需求。

技术特征：

1.一种具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，其特征在于，所述鳞片石墨：酸性溶液：过硫酸铵的用量比为1.0g：(1～10)ml：(3～10)g。

3.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，其特征在于，所述室温放置时间为10～30h；。

4.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液为硫酸、硝酸或盐酸。

5.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，其特征在于，所述热处理的气氛为还原性气氛，所述还原性气氛为ar、h2/ar或硼氢化钠；所述有机溶剂为正己烷、四氢呋喃或dmf溶液。

6.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为700～900℃，升温速率为5～15℃/min，热处理的时间为6～10h。

7.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨：硅树脂的质量比为1：(2～10)；所述交联剂加入量是硅树脂质量的1％～5％，所述交联剂为过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的一种或两种的混合物。

8.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为60～90℃，烘干的时间为12～24h。

9.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜的制备方法，其特征在于，所述热压的温度为150～250℃，压力为5～20mpa，时间为10～30min。

10.权利要求1～9任意一项制备方法制得的具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜，其特征在于，利用硅树脂基体自身的粘性使膨胀石墨在硅树脂基体中均匀分散。

技术总结
本发明公开了一种具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜及其制备方法，属于电磁屏蔽及电热性能的双功能复合材料技术领域，该制备方法首先将天然鳞片石墨膨胀化处理，漂洗、干燥后将其放入管式炉中还原性气氛下进行热处理，得到膨胀石墨，接下来将膨胀石墨分散后与硅树脂混合并加入交联剂，通过热压后得到一种具有电磁屏蔽和电热性能的双功能膨胀石墨/硅树脂复合膜。该方法使用天然鳞片石墨，将石墨膨胀化和热处理后得到导电性高的膨胀石墨，同时利用硅树脂基体本身的粘性提高了膨胀石墨分散性，制备得到的复合材料有着优良的电热转换效率和电磁屏蔽性能。该方法将有效扩大石墨材料的应用范围。

技术研发人员：郭守武,訾凤高,原晓艳,张雨末,董杨乐,刘毅,赵丹
受保护的技术使用者：西安时代烯科新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29