复合屏蔽材料及其制备方法与流程

本发明涉及电磁屏蔽，具体而言，涉及一种复合屏蔽材料及其制备方法。

背景技术：

1、电子工业技术的迅速发展使人类的生活与生产中出现了大量的电子产品与设备，同时也伴随产生了许多的电磁波。电磁波不仅能对电子仪器与设备引发电磁干扰、损坏，而且还会造成电磁波泄露和电磁干扰，危害国家信息安全与军事核心机密安全，更为严重的问题是电磁波会造成环境电磁污染以及严重威胁着人类的健康。可以说电磁波无处不在，无处不有，被称为“无形杀手”，有关专家称电磁污染被认为是继大气污染、水污染、噪音污染后的第四大污染。随着5g技术时代的来临和柔性电子器件的发展，国防和民用等领域对电磁屏蔽材料提出了更高的要求。传统的金属屏蔽材料虽然具有良好的电磁屏蔽性能，但是屏蔽机制单一，主要以反射为主，并且密度大、易腐蚀等特点进一步限制了其应用。因而，开发轻质、耐腐蚀和高效的电磁屏蔽材料变得十分迫切。

2、导电高分子材料，具有比金属轻、电导率高且易调节、易合成，对光、电有各向异性。导电高分子材料不仅能通过反射损耗电磁波，而且吸收损耗比金属材料更具优势，其特殊的结构和优异的物理化学性能，在电磁屏蔽方面表现出了潜在的优势及良好的应用前景。

3、其中，聚苯胺是一种典型的本征型导电高分子材料，由于其结构多样化、环境稳定性好、易加工、价格低廉以及特殊的掺杂机制而成为导电高分子的研究热点，尤其是在微波吸收和屏蔽电磁干扰方面。聚苯胺不仅有一定的反射损耗，更为主要的是通过吸收损耗达到电磁屏蔽目的，可以满足高吸收低反射的屏蔽要求，用它做屏蔽材料可以非常理想的替代传统电磁屏蔽材料。但是较单一的聚苯胺电导率提高幅度较低，难以满足较高的使用要求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种复合屏蔽材料及其制备方法，以解决现有技术中屏蔽材料的导电性差导致的介电损耗性能差以及电磁屏蔽效能低的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种复合屏蔽材料的制备方法，该复合屏蔽材料的制备方法包括：采用氧化剂对原始导电聚合物进行活化处理，得到活化处理的导电聚合物，原始导电聚合物的电导率≥1s/cm；使活化处理的导电聚合物、锌盐、钴盐与含氮杂环类有机配体和/或羧酸类有机配体在溶剂中进行反应，得到金属有机框架改性聚合物；在惰性气氛下，对金属有机框架改性聚合物进行煅烧处理，得到co3o4/co/c复合材料，即复合屏蔽材料。

3、进一步地，活化处理的导电聚合物、锌盐中的锌元素、钴盐中的钴元素与含氮杂环类有机配体和/或羧酸类有机配体的物质的量比为(0.5～5):(1～9):(9～1):40。

4、进一步地，含氮杂环类有机配体和/或羧酸类有机配体选自2-甲基咪唑和/或对苯二甲酸；原始导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩组成的组中的一种或多种；优选地，原始导电聚合物的重均分子量为80～60000。

5、进一步地，活化处理的过程中，原始导电聚合物与氧化剂的重量比为1:(50～200)；优选地，氧化剂选自硝酸、硫酸和盐酸组成的组中的一种或多种。

6、进一步地，煅烧处理的升温速率为1～8℃/min，煅烧处理的温度为400～900℃；优选地，煅烧处理的温度为500～700℃。

7、进一步地，溶剂选自甲醇、乙醇和n,n-二甲基甲酰胺组成的组中的一种或多种。

8、为了实现上述目的，本发明另一个方面还提供了一种复合屏蔽材料的制备方法，该复合屏蔽材料的制备方法包括：采用本申请提供的上述制备方法中的煅烧处理的过程，得到煅烧产物；采用离子溅射法在煅烧产物的表面形成金属导电层，得到co3o4/co/c/金属导电层复合材料，即复合屏蔽材料。

9、进一步地，形成金属导电层的过程中，设置离子溅射仪的电流为5～20ma，溅射时长为40～80s。

10、进一步地，金属导电层中的金属元素选自银、铜和金组成的组中的一种或多种。

11、为了实现上述目的，本发明又一个方面还提供了一种复合屏蔽材料，该复合屏蔽材料由本申请提供的上述复合屏蔽材料的制备方法制得。

12、应用本发明的技术方案，采用上述方法对原始导电聚合物进行活化处理能够使其表面的活性位点增多，有利于其参与配位反应，同时能够提高其与自组装形成的双金属金属骨架有机材料(mofs)之间的结合力，进而形成结构稳定的金属有机框架改性聚合物。

13、金属骨架有机材料(mofs)具有特殊的孔洞结构和良好的磁损耗性能，在复合屏蔽材料中引入mofs能够提高其电磁屏蔽效能。与单金属mofs相比，双金属mofs的引入有利于提高复合屏蔽材料的介电损耗以及对电磁波的吸收损耗。

14、在煅烧处理过程中，金属有机框架改性聚合物中的金属元素一部分参与形成金属氧化物，一部分形成金属单质，同时聚合物成分碳化形成碳单质，煅烧处理后能够得到co3o4/co/c复合材料，即复合屏蔽材料。此外，金属有机框架改性聚合物中钴元素的存在可以促进碳层的石墨化，其在催化无定型碳层石墨化转变的过程中同时会催化生成碳纳米管结构，这有助于基体中逾渗网络的构建，从而进一步提高复合屏蔽材料的导电性。

技术特征：

1.一种复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述复合屏蔽材料的制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述活化处理的导电聚合物、所述锌盐中的锌元素、所述钴盐中的钴元素与所述含氮杂环类有机配体和/或所述羧酸类有机配体的物质的量比为(0.5～5):(1～9):(9～1):40。

3.根据权利要求1所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述含氮杂环类有机配体和/或所述羧酸类有机配体选自2-甲基咪唑和/或对苯二甲酸；所述原始导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩组成的组中的一种或多种；

4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述活化处理的过程中，所述原始导电聚合物与所述氧化剂的重量比为1:(50～200)；

5.根据权利要求4所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的升温速率为1～8℃/min，所述煅烧处理的温度为400～900℃；

6.根据权利要求1所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自甲醇、乙醇和n,n-二甲基甲酰胺组成的组中的一种或多种。

7.一种复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述复合屏蔽材料的制备方法包括：

8.根据权利要求7所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，形成所述金属导电层的过程中，设置离子溅射仪的电流为5～20ma，溅射时长为40～80s。

9.根据权利要求7或8所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述金属导电层中的金属元素选自银、铜和金组成的组中的一种或多种。

10.一种复合屏蔽材料，其特征在于，所述复合屏蔽材料由权利要求1至6中任一项所述的复合屏蔽材料的制备方法制得，或由权利要求7至9中任一项所述的复合屏蔽材料的制备方法制得。

技术总结
本发明提供了一种复合屏蔽材料及其制备方法。该制备方法包括：采用氧化剂对原始导电聚合物进行活化处理，得到活化处理的导电聚合物，原始导电聚合物的电导率≥1S/cm；使活化处理的导电聚合物、锌盐、钴盐与含氮杂环类有机配体和/或羧酸类有机配体在溶剂中进行反应，得到金属有机框架改性聚合物；在惰性气氛下，对金属有机框架改性聚合物进行煅烧处理，得到Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/Co/C复合材料，即复合屏蔽材料。双金属金属骨架有机材料(MOFs)材料增强了复合屏蔽材料的界面极化和偶极极化，有利于提高其介电损耗；同时还提高了对电磁波的吸收损耗。金属有机框架改性聚合物中钴元素能催化无定型碳层石墨化转变，进而有利于提高导电性。

技术研发人员：刘若鹏,赵治亚,王侃,王佳佳,郭帅毅
受保护的技术使用者：洛阳尖端技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13