CN113235294A - 耐久性电磁屏蔽织物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了耐久性电磁屏蔽织物及其制备方法，将液态金属分散液喷涂在织物表面，干燥后冷压得到液态金属复合织物；将液态金属复合织物在聚氨酯溶液中浸渍后干燥，得到耐久性电磁屏蔽织物。将试样浸于装有去离子水的瓶中，常温水浴超声处理24小时后常规烘干，再测试电磁屏蔽性能进行评价，本发明获得的电磁屏蔽效果具有耐久性。
Description
技术领域
本发明属于电磁屏蔽技术，具体涉及耐久性电磁屏蔽织物及其制备方法。
背景技术
5G时代逐步临近，高频率的引入以及联网设备及天线数量的成倍增长导致电磁干扰无处不在，严重危害电子设备使用性能，同时还会损害人体健康。此外，电磁干扰能够造成电磁信息泄密问题，严重危害国家政治、军事和经济等信息安全。相比传统金属基屏蔽材料，导电织物因其质轻、柔韧性好、易加工成型等优点，已成为目前极具应用前景的新型电磁屏蔽材料，可制成屏蔽服、屏蔽帐篷及屏蔽室材料等。传统的电磁屏蔽织物主要以金属纤维混纺和镀金属屏蔽织物为主，存在稳定性较差，使用周期短等问题。因此，开发一种耐久性的电磁屏蔽织物具有重要现实意义。
发明内容
本发明公开了耐久性电磁屏蔽织物及其制备方法，获得的电磁屏蔽效果具有耐久性。
本发明采用如下技术方案：
耐久性电磁屏蔽织物，由织物以及织物表面的耐久性电磁屏蔽层组成；所述耐久性电磁屏蔽包括液态金属、聚氨酯。
本发明公开了上述耐久性电磁屏蔽织物的制备方法，依次如下：
(1)将液态金属分散液喷涂在织物表面，干燥后冷压得到液态金属复合织物；
(2)将液态金属复合织物在聚氨酯溶液中浸渍后干燥，得到耐久性电磁屏蔽织物。
本发明中，液态金属为镓铟锡合金，优选由68.5wt％镓、21.5wt％铟和10wt％锡组成。
本发明中，将液态金属加入乙醇中，常规超声处理5～20分钟得到液态金属分散液；本发明液态金属更容易选择性分布在织物表面纤维界面处组成导电网络，形成隔离结构，具有更优的电磁屏蔽性能。
本发明耐久性电磁屏蔽织物中，液态金属的质量百分数为15％～20％，聚氨酯的质量百分数为18％～22％。
本发明中，采用室温条件1MPa压力进行冷压复合织物，冷压的时间为8～15分钟。
本发明中，织物为常规涤纶织物。
本发明选利用液态金属(LM)作为导电物质，在涤纶织物(PET textile)表面形成涂覆层，并引入聚氨酯(PU)保护层提高耐久性，该电磁屏蔽织物呈现优异的电磁屏蔽性能和耐久性。
附图说明
图1为液态金属超声处理后扫描电子显微镜照片；
图2为实施例一液态金属/涤纶织物经压制后扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
本发明的创造性在于，利用液态金属、聚硅氧烷分别处理织物，得到的产品兼具良好的耐久电磁屏蔽性能；具体喷涂、浸渍为常规技术。本发明液态金属不会渗入到纤维内部而选择性分布于纤维界面，最终在复合材料中构建完善的隔离结构，隔离结构形成使织物具有优异的电磁屏蔽性能；聚氨酯的浸渍能够稳定导电网络结构，隔离结构的形成能对进入织物材料内部的电磁波起到多次反射、散射与吸收作用，使电磁波能量大部分被耗散。
本发明涉及的原料都为市售产品，液态金属由68.5wt％镓、21.5wt％铟和10wt％锡组成(沈阳百举捷科学仪器有限公司)，将液态金属加入乙醇中，常规超声处理10分钟得到液态金属分散液(LM分散液)，浓度为100mg/ml，参见图1；聚氨酯(PU)(Clear Flex 50，美国Smooth-On公司)，PU溶解在丙酮中形成溶液(PU溶液)的10wt％。织物为常规涤纶织物，未经表面处理，没有电磁屏蔽性能。本发明具体制备方法以及测试方法都为常规技术。
复合织物耐久性测试为，将试样浸于装有去离子水的瓶中，常温水浴超声处理(FRQ-1004T)24小时后常规烘干，再测试电磁屏蔽性能进行评价。
利用矢量网络分析仪(N5247A，Agilent，美国)测试试样电磁屏蔽性能。通过同轴方法测试，测试频率范围为8.2～12.4GHz(X波段)，其中频带宽设置为1kHz，选用201个点。利用测试的参数(S11和S12)，可计算得到反射率(R)、透射率(T)和吸收率(A)。总电磁屏蔽效能(Etotal)、电磁波反射(Er)、电磁波吸收(Ea)，按下式计算；其中E指电磁屏蔽效能，下标total指全部，下标r指反射部分，下标a指吸收部分。
Etotal＝-10lg T
Er＝-10lg(1-R)
Ea＝Etotal-Er-Em
式中，Em是电磁波的多重反射，下标m指多重反射部分。当Etotal≥15dB，此项可以忽略不计。
实施例一
(1)LM/PET复合织物制备：将LM分散液通过常规喷涂工艺在涤纶织物表面形成涂覆层，常规干燥后冷压，得到具有导电性能的LM/PET复合织物，参见图2；总电磁屏蔽效能(Etotal)为59dB(8.2GHz)，水浴超声24后，总电磁屏蔽效能(Etotal)为50dB(8.2GHz)；
(2)PU-LM/PET复合织物制备：将上述LM/PET复合织物(未水浴超声)在PU溶液中常规浸渍后常规干燥，在LM/PET复合织物表面引入聚合物保护层得到PU-LM/PET复合织物，为耐久性电磁屏蔽织物，其中液态金属的质量百分数为18％，聚氨酯的质量百分数为20％。总电磁屏蔽效能(Etotal)为68dB(8.2GHz)，水浴超声24小时后，总电磁屏蔽效能(Etotal)为66dB(8.2GHz)，进一步的，水浴超声96小时后，总电磁屏蔽效能(Etotal)为63dB(8.2GHz)。
实施例二
(1)LM/PET复合织物制备：将LM分散液通过常规喷涂工艺在涤纶织物表面形成涂覆层，常规干燥后冷压，得到具有导电性能的LM/PET复合织物；
(2)PU-LM/PET复合织物制备：将上述LM/PET复合织物在PU溶液中常规浸渍后常规干燥，在LM/PET复合织物表面引入聚合物保护层得到PU-LM/PET复合织物，为耐久性电磁屏蔽织物，其中液态金属的质量百分数为15％，聚氨酯的质量百分数为20％。总电磁屏蔽效能(Etotal)为55dB(8.2GHz)。
实施例三
(1)LM/PET复合织物制备：将LM分散液通过常规喷涂工艺在涤纶织物表面形成涂覆层，常规干燥后冷压，得到具有导电性能的LM/PET复合织物；
(2)PU-LM/PET复合织物制备：将上述LM/PET复合织物在PU溶液中常规浸渍后常规干燥，在LM/PET复合织物表面引入聚合物保护层得到PU-LM/PET复合织物，为耐久性电磁屏蔽织物，其中液态金属的质量百分数为20％，聚氨酯的质量百分数为20％。总电磁屏蔽效能(Etotal)为60dB(8.2GHz)。
实施例四
(1)PU/PET复合织物制备：将涤纶织物在PU溶液中常规浸渍后常规干燥，得到PU/PET复合织物；
(2)LM-PU/PET复合织物制备：将LM分散液通过常规喷涂工艺在PU/PET复合织物表面形成涂覆层，常规干燥后冷压，为电磁屏蔽织物，其中液态金属的质量百分数为18％，聚氨酯的质量百分数为20％。总电磁屏蔽效能(Etotal)为52dB(8.2GHz)，水浴超声后，总电磁屏蔽效能(Etotal)为26dB(8.2GHz)。
实施例五
(1)LM/PET复合织物制备：将LM分散液通过常规喷涂工艺在涤纶织物表面形成涂覆层，常规干燥后得到LM/PET复合织物；
(2)PU-LM/PET复合织物制备：将上述LM/PET复合织物在PU溶液中常规浸渍后常规干燥，在LM/PET复合织物表面引入聚合物保护层得到PU-LM/PET复合织物，为耐久性电磁屏蔽织物，其中液态金属的质量百分数为18％，聚氨酯的质量百分数为20％。总电磁屏蔽效能(Etotal)为16dB(8.2GHz)。
对比例一
现有电磁屏蔽涂料(YSHIELD HSF54)通过常规喷涂工艺在涤纶织物表面形成涂覆层，常规干燥后得到电磁屏蔽织物(涂覆层、织物的重量比为9∶31)，总电磁屏蔽效能(Etotal)为21dB(8.2GHz)。
将上述电磁屏蔽织物在PU溶液中常规浸渍后常规干燥，在表面引入聚合物保护层得到复合织物，为耐久性电磁屏蔽织物，其中液态金属的质量百分数为18％，聚氨酯的质量百分数为20％。总电磁屏蔽效能(Etotal)为25dB(8.2GHz)，水浴超声后，总电磁屏蔽效能(Etotal)为16dB(8.2GHz)。
对比例二
(1)LM/碳布制备：将LM分散液通过常规喷涂工艺在碳布表面形成涂覆层，常规干燥后冷压，得到具有导电性能的LM/碳布；
(2)PU-LM/碳布制备：将上述LM/碳布在PU溶液中常规浸渍后常规干燥，在LM/碳布表面引入聚合物保护层得到PU-LM/碳布，其中液态金属的质量百分数为18％，聚氨酯的质量百分数为20％。总电磁屏蔽效能(Etotal)为58dB(8.2GHz)，水浴超声后，总电磁屏蔽效能(Etotal)为36dB(8.2GHz)。
对比例三
(1)LM/PET复合织物制备：将LM分散液通过常规喷涂工艺在涤纶织物表面形成涂覆层，常规干燥后冷压，得到具有导电性能的LM/PET复合织物；
(2)复合织物制备：将上述LM/PET复合织物在现有市售氟硅乳液中常规浸渍后常规加热干燥，在LM/PET复合织物表面引入聚合物保护层得到复合织物，为耐久性电磁屏蔽织物，其中液态金属的质量百分数为18％，聚合物的质量百分数为20％。总电磁屏蔽效能(Etotal)为58dB(8.2GHz)，水浴超声后，总电磁屏蔽效能(Etotal)为41dB(8.2GHz)。
上述冷压为常规压机室温1MPa压10分钟；本发明利用液态金属(LM)作为导电物质，在涤纶织物(PET textile)表面形成涂覆层，并引入聚氨酯(PU)保护层提高耐久性，该电磁屏蔽织物呈现优异的电磁屏蔽性能和耐久性。
Claims (10)
1.耐久性电磁屏蔽织物，其特征在于，所述耐久性电磁屏蔽织物由织物以及织物表面的耐久性电磁屏蔽层组成；所述耐久性电磁屏蔽包括液态金属、聚氨酯。
2.根据权利要求1所述耐久性电磁屏蔽织物，其特征在于，所述织物为涤纶织物。
3.根据权利要求1所述耐久性电磁屏蔽织物，其特征在于，所述耐久性电磁屏蔽织物中，液态金属的质量百分数为15％～20％。
4.根据权利要求1所述耐久性电磁屏蔽织物，其特征在于，聚氨酯的质量百分数为18％～22％。
5.权利要求1所述耐久性电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，为如下步骤：
(1)将液态金属分散液喷涂在织物表面，干燥后冷压得到液态金属复合织物；
(2)将液态金属复合织物在聚氨酯溶液中浸渍后干燥，得到耐久性电磁屏蔽织物。
6.根据权利要求5所述耐久性电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，液态金属为镓铟锡合金。
7.根据权利要求6所述耐久性电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，液态金属由68.5wt％镓、21.5wt％铟和10wt％锡组成。
8.根据权利要求5所述耐久性电磁屏蔽织物的制备方法，其特征在于，将液态金属加入乙醇中，超声处理5～20分钟得到液态金属分散液。
9.权利要求1所述耐久性电磁屏蔽织物在制备电磁屏蔽织物材料中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，电磁屏蔽织物材料为耐水洗电磁屏蔽织物材料。
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