石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料及其制备方法，属于聚合物基功能复合材料技术领域。

背景技术：

现代电子电器和通信设备的迅速发展，虽然给人们的生活带来了无尽的便利，但同时也造成了严重的电磁辐射。电磁辐射不仅对电器设备造成干扰，同时也威胁着人类的生活环境甚至身体健康。因此，电磁屏蔽材料的研究与开发已成为学术界和工业界日益重视的研究课题。导电高分子复合材料与传统的金属基电磁屏蔽材料相比具有加工性能好、重量轻、耐腐蚀、屏蔽性能可以调控等优点，已成为一种具有广阔应用前景的新型电磁屏蔽材料。

聚苯硫醚作为第一大特种工程树脂，具备力学性能好，耐溶剂性极佳，耐热性和阻燃性能优良，成型加工性能良好等诸多优异性能。而聚芳硫醚砜作为聚苯硫醚的链结构改性产物，同样具备与聚苯硫醚相似的优异性能。目前导电高分子屏蔽材料的制备主要基于通用塑料，工程塑料以及一些非石油基聚合物，聚合物基体自身的性能限制了其应用领域。如何利用具备优异综合性能的聚合物基体制备高性能聚合物基导电高分子屏蔽材料，拓宽其应用领域，使其能够应用于高温、强腐蚀等恶劣环境，是目前聚合物基屏蔽材料的重点发展方向。

到目前为止，导电高分子屏蔽材料中非常高效，极具前景的导电网络的构建方式之一就是在聚合物基体中搭建导电填料隔离结构导电网络，即迫使导电填料只能分布于树脂基体颗粒之间的界面处从而构建导电网络。

申请号为201810506962.2的发明专利公开了碳纳米管高分子耐热电磁屏蔽材料的制备方法，该材料由80.0～99.9％的聚苯硫醚和0.1～20.0％碳纳米管组成，先将聚苯硫醚粒子和碳纳米管通过球磨机混合，实现碳纳米管在聚苯硫醚粒子表面的均匀包覆，然后在20～170℃、10～1000mpa和压制时间不小于30s条件下压制成型坯，最后在200～400℃中烧结成型。该材料不仅需要压制，还需烧结，其制备工艺复杂，且制备得到的材料在碳纳米管质量百分比为5％时，其屏蔽效能才接近50db，其电磁屏蔽性能需要进一步提高。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种在低的导电填料用量下电磁屏蔽性能好的电磁屏蔽复合材料。

本发明石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料，是由以下重量份的组分制备而成的具有隔离结构的复合材料：聚苯硫醚97～99.5份，石墨烯纳米片0.5份～3份。

作为优选方案，本发明石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料，由以下重量份的组分制备而成：聚苯硫醚颗粒97份，石墨烯纳米片3份。

本发明还提供本发明所述的石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料的制备方法。

本发明石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a、石墨烯纳米片包覆于聚苯硫醚颗粒表面，得到复合颗粒；

b、复合颗粒热压成型，得到电磁屏蔽复合材料。

优选的，聚苯硫醚颗粒粒径为230～275μm。

优选的，a步骤在高速混合机中进行包覆。

作为优选方案，a步骤具体操作为：将聚苯硫醚和石墨烯纳米片加入高速混合机中，于室温下混合，将石墨烯纳米片包覆于聚苯硫醚颗粒表面，得到复合颗粒。

优选的，b步骤的热压成型方法如下：270～290℃，5～10mpa下热压5～15min成型。

作为优选方案，b步骤的热压成型方法为290℃，7mpa下热压10min成型。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过导电填料的分布结构设计，结合聚苯硫醚自身优异的综合性能，采用特定的原料，特定的配比，得到电磁屏蔽性能优良的高性能特种工程树脂基电磁屏蔽复合材料，彻底解决了导电高分子屏蔽材料难以应用于高温、强腐蚀等恶劣环境中的难题。且该材料的制备工艺简单，成本较低，易于实现，适用于大规模工业化生产。

附图说明

图1为实施例1制备的电磁屏蔽复合材料的导电网络形貌。

图2为实施例1制备的电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽效能。

具体实施方式

本发明石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料，是由以下重量份的组分制备而成的具有隔离结构的复合材料：聚苯硫醚97～99.5份，石墨烯纳米片0.5份～3份。

本发明石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料，以聚苯硫醚作为隔离相基体，石墨烯纳米片作为连续相导电填料，得到具有隔离结构的石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料。该复合材料将隔离结构与综合性能优异的聚苯硫醚基体相结合，在极低的导电填料用量下就能赋予复合材料优异的电磁屏蔽性能，可以显著降低成本，得到具备优异综合性能的石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料。

作为优选方案，本发明石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料由以下重量份的组分制备而成：聚苯硫醚颗粒97份，石墨烯纳米片3份。

本发明还提供本发明所述的石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料的制备方法。

本发明石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a、石墨烯纳米片包覆于聚苯硫醚颗粒表面，得到复合颗粒；

b、复合颗粒热压成型，得到电磁屏蔽复合材料。

本发明方法，通过将石墨烯纳米片预先包覆于聚苯硫醚颗粒表面，然后热压成型制备具有隔离结构的石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料。其制备方法简单易行，且制备得到的石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽性能优良。

为了便于包覆以及后续的热压成型，优选的，所述聚苯硫醚颗粒的粒径为230～275μm，更优选聚苯硫醚颗粒的粒径为245～270μm。

优选的，a步骤在高速混合机中进行包覆。

本发明对高速混合机没有特殊要求，本领域常用的高速混合机均可适用，比如shr系列高速混合机。本发明的高速混合机可以采用市售的。

作为优选方案，a步骤具体操作为：将聚苯硫醚和石墨烯纳米片加入高速混合机中，于室温下混合，将石墨烯纳米片包覆于聚苯硫醚颗粒表面，得到复合颗粒。

b步骤是将该复合颗粒热压成型，得到石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料。优选的，b步骤的热压成型方法如下：270～290℃，5～10mpa下热压5～15min成型。

作为优选方案，b步骤的热压成型方法为290℃，7mpa下热压10min成型。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

将97重量份聚苯硫醚颗粒和3重量份石墨烯纳米片在高速混合机中进行机械共混，使石墨烯纳米片包覆于聚苯硫醚颗粒表面，得到石墨烯纳米片包覆的聚苯硫醚复合颗粒。后将复合颗粒于290℃，7mpa的条件下，热压10min成型，得到石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料。该复合材料具备完善的隔离结构导电网络以及优异的电性能和电磁屏蔽性能，导电网络形貌图见图1，从图1中可以看出完善的隔离结构导电网络，测定其电导率和电磁屏蔽效能，其电导率高达76.4s/m，电磁屏蔽效能达到53.7db。

图2为该复合材料的电磁屏蔽效能，可以看出在x波段频率范围内，复合材料具有优异的电磁屏蔽性能。

实施例2

将99.5重量份聚苯硫醚颗粒和0.5重量份石墨烯纳米片在高速混合机中进行机械共混，使石墨烯纳米片包覆于聚苯硫醚颗粒表面，得到石墨烯纳米片包覆的聚苯硫醚复合颗粒。后将复合颗粒于270℃，10mpa的条件下，热压15min成型，得到石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料。该复合材料具备完善的隔离结构导电网络以及优异的电性能和电磁屏蔽性能，其电导率为1.7s/m，电磁屏蔽效能为18.9db。

实施例3

将98重量份聚苯硫醚颗粒和2重量份石墨烯纳米片在高速混合机中进行机械共混，使石墨烯纳米片包覆于聚苯硫醚颗粒表面，得到石墨烯纳米片包覆的聚苯硫醚复合颗粒。后将复合颗粒于290℃，10mpa的条件下，热压5min成型，得到石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料。该复合材料具备完善的隔离结构导电网络以及优异的电性能和电磁屏蔽性能，其电导率为36.3s/m，电磁屏蔽效能为41.3db。

实施例4

将99重量份聚苯硫醚颗粒和1重量份石墨烯纳米片在高速混合机中进行机械共混，使石墨烯纳米片包覆于聚苯硫醚颗粒表面，得到石墨烯纳米片包覆的聚苯硫醚复合颗粒。后将复合颗粒于280℃，8mpa的条件下，热压8min成型，得到石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料。该复合材料具备完善的隔离结构导电网络以及优异的电性能和电磁屏蔽性能，其电导率为21.7s/m，电磁屏蔽效能为36.7db。