CN112227077A - 一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法 - Google Patents

一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，制备步骤为：(1)功能涂料的制备：a、称取一定质量的石墨烯、金属铁粉以及树脂。b、使用单向串激电动机搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。c、继续使用单向串激电动机搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加消泡剂和增稠剂。(2)金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：a、选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。b、设定涂层厚度与涂层速度，将涂料均匀涂覆于织物表面。c、将涂敷好涂料的织物置于烘箱中烘干，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。

Description

一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备 方法
技术领域
本发明属于电磁屏蔽织物技术领域，具体涉及一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法
背景技术
随着微波技术的发展，人们意识到电磁波危害的同时积极采取各种措施消除其影响，目前应用较多的是电磁防护材料，电磁防护材料主要包括电磁屏蔽材料和电磁吸波材料。
电磁屏蔽过程是指将投射到材料表面的电磁波能量反射，同时将进入到材料内部的电磁波通过介质转化成热能或其他形式的能量，以达到衰减电磁波的目的；而吸波材料可以将投射到其表面的电磁波通过介电损耗、磁损耗等作用把电磁波能量转化为热能或者其他形式能量。
理想的电磁波防护材料应该满足四个基本要求：频段宽、匹配厚度薄、质量轻、吸收能力强。目前在电磁防护领域应用较为广泛的材料包括碳系材料、磁性粒子以及导电聚合物等。
石墨烯不仅具有sp2杂化形成的二维碳原子导电结构，表面还具有大量的悬空键和含氧官能团，由于晶格缺陷和官能团的存在，费米能级局域化态，石墨烯不仅具有极高的电导率，阻抗匹配性能也非常好。在电场的作用下，晶格缺陷易产生极化弛豫和电子偶极极化弛豫，可对电磁波进行衰减，从而对电磁波进行有效吸收。
细金属高纯铁粉具有介电常数大、磁导率高、热稳定性好等优点，其损耗机理是通过涡流损耗和磁滞损耗等机制来抵消进入材料内部的电磁波，但当铁粉受到电磁波作用时会产生趋肤效应，其粒子不能过大；而使用单一磁性微粉作为吸收剂会因为较高的电导率而使介电常数过大，影响材料的阻抗匹配特性，当电磁波传播到材料表面时，为了使更多的电磁波被损耗，首先应使尽可能多的电磁波进入到材料的内部，这就要求材料表面的介电常数与磁导率尽量相等，因此使用磁性金属微粉与石墨烯材料复合，可以改善复合材料的阻抗匹配从而对电磁波进行衰减，达到防护电磁波的目的。
涤棉混纺织物外观挺括、耐穿耐洗，以涤棉混纺织物为基布，金属铁粉掺杂石墨烯作为功能粒子，聚氨酯树脂为粘结剂，制备了金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物，在降低成本的同时获得电磁防护功能。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取一定质量的石墨烯、金属铁粉以及树脂。
(2)设定单向串激电动机，以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加消泡剂与增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度与涂层速度，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中烘干，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
本发明的优点：
任何一种单一材料作为吸收剂都不能满足“薄”、“轻”、“宽”、“强”的要求，将具有电磁特性的金属铁粉和石墨烯分散到聚氨酯基体中，形成有效的导电网络，从而减弱电磁辐射，介电损耗和磁损耗之间的阻抗匹配使得金属铁粉掺杂石墨烯/涤棉复合织物具有良好的电磁性能。
图1为涂层织物的制备流程图。
图2为实施例制备的金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物检测数据图。
图3为实施例制备的改性四氧化三铁/聚苯胺屏蔽复合织物的检测数据图。
具体实施方式
本发明提供了一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，下面通过具体的实施方案，并结合附图，进一步叙述本发明。除非特别说明，实施方式中未描述的技术手段均可以用本领域技术人员所公知的方式实现。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分、用量、尺寸、形状进行的各种修改、替换、改进也属于本发明的保护范围，并且本发明所限定的具体参数应有可允许的误差范围。
实施例1
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取1g石墨烯，5g金属铁粉以及100g树脂，。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例2
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取2g石墨烯，5g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例3
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取3g石墨烯，5g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例4
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取4g石墨烯，5g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例5
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取5g石墨烯，5g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例6
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取3g石墨烯，0g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例7
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取3g石墨烯，5g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例8
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取3g石墨烯，10g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例9
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取3g石墨烯，15g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例10
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取3g石墨烯，20g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
实施例11
一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
涂料的制备：
(1)称取3g石墨烯，25g金属铁粉以及100g树脂。
(2)设定单向串激电动机以1000rpm/min搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。
(3)设定单向串激电动机以2000rpm/min搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加1ml消泡剂和1ml增稠剂。
金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：
(1)选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。
(2)设定涂层厚度为0.9mm，将涂料均匀涂覆于织物表面。
(3)将涂敷好涂料的织物置于烘箱中，设置烘箱温度为80℃烘干30min，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。

Claims (8)

1.一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物及其制备方法，包括以下步骤：
(1)功能涂料的制备：a、称取一定质量的石墨烯、金属铁粉以及树脂。b、使用单向串激电动机搅拌树脂5min，搅拌过程中向树脂中依次加入石墨烯、金属铁粉，使其均匀分散。c、继续使用单向串激电动机搅拌树脂10min，搅拌过程中缓慢滴加消泡剂和增稠剂。
(2)金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备：a、选用30×40cm织物作为基布并固定在针板架上。b、设定涂层厚度，将涂料均匀涂覆于织物表面。c、将涂敷好涂料的织物置于烘箱中烘干，得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
2.根据权利要求1所述的一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物，其特征在于，所述的织物为涤棉混纺织物。
3.根据权利要求1所述的一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物，其特征在于，所述的制备方法为刮涂法。
4.根据权利要求1所述的一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物，其特征在于，所述的树脂为水溶性聚氨酯树脂PU-2540，含固率为40±1％，pH值为7～9(25℃)，粘度＜300mP·S(25℃)。
5.根据权利要求1所述的一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物，其特征在于，所述的石墨烯粒径为5-50μm，金属铁粉粒径为1μm。
6.根据权利要求1所述的一种金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物，其特征在于，所述的涂料组成为100份聚氨酯树脂，1～5份石墨烯，5～25份金属铁粉，0.1份消泡剂，0.1～1份增稠剂。
7.根据权利要求1所述的金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物，其特征在于，所述烘箱烘干时的温度为80℃，烘干时间为30min。
8.一种由权利要求1-7中任意一项所述的金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物的制备方法得到金属铁粉掺杂石墨烯电磁防护复合涂层织物。
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