本发明涉及功能复合材料领域，具体是一种具有高电磁屏蔽性能的丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着电子信息技术的发展和普及，“电磁污染”越来越受到人们的重视，对于电磁防护除了要求拥有好的电磁屏蔽及吸波性能，也要求具备质量轻、厚度薄、环境耐受性好、力学性能优异等优点。导电高分子复合材料本身拥有很多的优点，比如重量轻、易加工、成本低、电导率可控、应用范围广等，已成为电磁屏蔽材料领域最具前景的研究和应用方向。但导电高分子材料也存在着一些缺点和局限性，如在某些需要耐高温、阻燃的特殊场合中，易燃的高分子材料在使用时就会受到严重的限制，甚至无法使用。因此，就必须在高分子材料中添加具有高温防护、阻燃性能的填料，使其具备特殊场合所需性能。
通常在电磁屏蔽复合材料领域填料主要为导电材料和磁性材料。以导电材料为填料的电磁屏蔽材料主要是通过导电材料的本质电导率来衰减和屏蔽电磁波。各种碳材料作为常用的导电填料具有质量轻、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。但碳材料自身也有不足，其电导率偏低、不具有磁性、不易分散、阻抗匹配性能较差，在制备高屏蔽效能材料时添加量较大。以铁氧体、金属微粉和羰基铁等为代表的磁性填料主要是以吸收电磁波的方式（涡流损耗、自然共振和磁滞损耗等）来阻止电磁波通过。磁性填料具有较好的介电性能，在吸收电磁波方面的效果显著，可以有效的避免金属在高频段下存在的表面电流密集的缺点。但磁性填料也有不足，其填充量高、使材料密度太大、整体力学性能受到影响。
在导电高分子复合材料的研究中，如何降低填料用量，获得更低阈值的复合材料成为研究重点。具有核壳结构的功能复合材料可以有效降低材料密度，在低填充量下同时具有导电填料和磁性填料的电磁屏蔽优势。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种核壳结构的丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料及其制备方法，以获得具有低比重、高导电、高电磁屏蔽性能的复合材料。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料，复合材料的复合颗粒是以石墨烯包覆纳米级丁苯粒子为内核结构、以铝薄膜层为壳层结构的颗粒，其中石墨烯包覆丁苯粒子的含量为90vol%~98vol%，金属铝的含量为2vol%~10vol%，其中石墨烯在复合颗粒中的含量不低于0.05vol%。
所述的丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料的制备方法，具体步骤是：
（1）将一定浓度的丁苯粒子水性乳液与氧化石墨烯水溶液共混搅拌均匀，而后加入一定浓度的氨基酸水溶液并搅拌均匀；
（2）将上述混合液转移到密闭反应釜中，在80~110℃下反应10~60min后取出；
（3）将上述反应后的溶液进行喷雾干燥，得到石墨烯包覆丁苯粒子的颗粒；
（4）将上述颗粒与金属铝粉末的膏体混合均匀，而后在80~110℃保护气氛下热处理10~30min，得到丁苯粒子/石墨烯/铝复合颗粒；
（5）将上述复合颗粒放入到模具中，在15~20mpa、110~150℃下热压成型，得到低比重、高导电、高电磁屏蔽性能的丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料。
上述金属铝粉末的膏体是由10~30质量份片径小于10μm的鳞片状金属铝粉末、3~5质量份粘结剂、3~5质量份增稠剂以及60~84质量份非水溶剂组成。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：
降低了复合材料中填料用量，获得了更低阈值的低密度、核壳结构的功能复合材料，在低填充量下同时具有导电填料和磁性填料的电磁屏蔽优势。
进一步的，本发明优化方案是：
所述金属铝粉末的膏体是由10~30质量份片径小于10μm的鳞片状金属铝粉末、3~5质量份粘结剂、3~5质量份增稠剂以及60~84质量份非水溶剂组成。
丁苯粒子其粒径小于1μm，密闭反应釜具有搅拌功能，保护气氛为氩氢混合气。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。
实施例1：
一种丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料的制备方法，具体步骤是：
1）金属铝粉末的膏体：取10份鳞片状金属铝粉末，加80份的非水溶剂搅拌均匀后，再加入5份粘结剂和5质量份增稠剂，搅拌均匀。
2）取256g丁苯胶乳（固含40%）与1000ml氧化石墨烯水溶液（浓度0.1%）共混搅拌均匀；然后加入浓度为1%的氨基酸水溶液1000ml，并搅拌均匀；
3）将上述混合液转移到密闭反应釜中，在100℃下反应60min后取出，进行喷雾干燥，得到石墨烯包覆丁苯粒子的颗粒；
4）将上述颗粒与金属铝粉末的膏体混合均匀，而后在80℃保护气氛下热处理20min，得到丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料的复合颗粒。
5）所述复合颗粒放入到模具中，在20mpa、150℃下热处理10min，得到低比重、高导电、高电磁屏蔽性能的丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料。
实施例2：
一种丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料的制备方法，具体步骤是：
1）金属铝粉末的膏体：取10份鳞片状金属铝粉末，加80份的非水溶剂搅拌均匀后，再加入5份粘结剂和5质量份增稠剂，搅拌均匀。
2）取256g丁苯胶乳（固含40%）与1000ml氧化石墨烯水溶液（浓度0.1%）共混搅拌均匀；然后加入浓度为1%的氨基酸水溶液1000ml，并搅拌均匀；
3）将上述混合液转移到密闭反应釜中，在80℃下反应60min后取出，进行喷雾干燥，得到石墨烯包覆丁苯粒子的颗粒；
4）将上述颗粒与金属铝粉末的膏体混合均匀，而后在100℃保护气氛下热处理20min，得到丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料的复合颗粒。
5）所述复合颗粒放入到模具中，在20mpa、150℃下热处理10min，得到低比重、高导电、高电磁屏蔽性能的丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料。
实施例3：
一种丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料的制备方法，具体步骤是：
1）金属铝粉末的膏体：取10份鳞片状金属铝粉末，加84份的非水溶剂搅拌均匀后，再加入3份粘结剂和3质量份增稠剂，搅拌均匀；
2）取256g丁苯胶乳（固含40%）与1000ml氧化石墨烯水溶液（浓度0.1%）共混搅拌均匀；然后加入浓度为1%的氨基酸水溶液1000ml，并搅拌均匀；
3）将上述混合液转移到密闭反应釜中，在100℃下反应60min后取出，进行喷雾干燥，得到石墨烯包覆丁苯粒子的颗粒；
4）将上述颗粒与金属铝粉末的膏体混合均匀，而后在80℃保护气氛下热处理20min，得到丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料的复合颗粒。
5）所述复合颗粒放入到模具中，在20mpa、150℃下热处理10min，得到低比重、高导电、高电磁屏蔽性能的丁苯粒子/石墨烯/铝复合材料。
以上仅是本发明的优选实施例，应当指出，尽管参照优选实施例对本发明作了详细说明，对于本领域的普通技术人员来说，可以对本发明的技术方案进行若干改进和润饰，但不脱离本发明技术方案的实质和范围，这些改进和润饰也视为本发明专利的保护范围。