一种基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料及其制备方法以及涂料技术

本发明专利技术涉及一种基于多孔石墨烯‑合金硅的电磁屏蔽材料,包括石墨烯,所述的石墨烯为多孔石墨烯,还包括填充在多孔石墨烯孔隙内的纳米级的合金硅以及附着在多孔石墨烯表面的合金硅；所述的合金硅由78‑79wt％单晶硅、8‑11wt％银、余量的锰组成。本发明专利技术属于电磁屏蔽材料领域，同时本发明专利技术还公开了一种基于多孔石墨烯‑合金硅的电磁屏蔽材料的制备方法以及涂料；本发明专利技术的材料的优点在于电磁屏蔽效果好，电磁屏蔽频率范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料及其制备方法以及涂料
本专利技术属于电磁屏蔽材料领域，具体涉及一种基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料及其制备方法以及涂料。
技术介绍
电磁屏蔽涂料是电导率在10-10s·cm-1以上，具有传导电流和排除积累静电荷能力的涂料。该涂料一般含有基体树脂、溶剂和导电填料，可以在基材上形成电磁屏蔽涂层。电磁屏蔽涂层一方面可以防止环境中电磁波辐射对电子产品信号的干扰，使电子产品的信号保真、稳定；另一方面可以防止电子产品对环境的电磁波辐射污染，使电子产品的信号保密。该涂料作为一种流体材料，具有制备方法简单、成本低廉、可以方便地喷涂或刷涂于各种形状的塑料制品表面，形成导电的电磁屏蔽涂层，从而达到电磁波屏蔽的目的，广泛应用于电子元件和线路板印刷、建筑业、运输及军事、航空航天等领域。电磁屏蔽涂料的关键成分在于导电填料，因此开发兼具良好导电性及磁性的导电填料是高性能电磁屏蔽涂料的关键。石墨烯是本领域常用的电磁屏蔽材料，基于石墨烯的电磁屏蔽材料大多经过改性，如专利CN106185905A公开了一种纯石墨烯复合电磁屏蔽膜及其制备方法，通过组装石墨烯实心微球、中空微球以及片层氧化石墨烯，得到纯石墨烯复合电磁屏蔽膜。经过高温退火过程，修复石墨烯缺陷，形成完美的大共轭结构，保证了石墨烯导电通路的畅通。同时高温退火过程使得氧化石墨烯上官能团脱落形成气体，在石墨烯微球的协同作用下剥离石墨烯片层，形成多级孔状结构。高导电的石墨烯基底加上多级孔状结构，使得石墨烯膜具有极强的电磁屏蔽性能。但其存在制备方法复杂、制备条件要求高的缺陷。专利CN104169213A公开了一种金属-片状石墨烯粉末及含有其的电磁波屏蔽用涂料组合物。该专利将金属结合于片状石墨烯粉末以减少接触电阻。但金属存在抗氧化性差的缺陷，往往在使用过程中造成屏蔽性能下降的问题。专利CN105111913A公开了一种石墨烯/纳米铁氧体基水性电磁屏蔽涂料及其制备方法。其采用铁氧体纳米颗粒负载在片状石墨烯表面的石墨烯/铁氧体纳米复合材料作为填料。但铁氧体抗腐蚀性能差，同时铁氧体作为氧化物其导电性能差，虽然结合了纳米结构铁氧体的磁性能，但对石墨烯优异的导电性能会产生不利影响。专利CN105062064A公开了一种石墨烯/聚吡咯电磁屏蔽膜及其制备方法。该专利首先以吡咯和氧化石墨烯的反应实现了氧化石墨烯的还原和吡咯的聚合，随后加入三氯化铁继续反应，抽滤，使复合材料具有“brickandmortar”结构，石墨烯片层在基体中高度有序，均匀分散，实现导电性能的大幅提高。但其本身即为一种完整的膜层结构，无法作为特定的填料加入到其他不同类型的屏蔽涂料中。作为更为实用的一种手段，将屏蔽材料分散到涂料体系中，得到电磁屏蔽涂料，涂料所具有的高附着性能以及电磁屏蔽材料的电磁屏蔽性能可以完美组合，现阶段本领域技术人员遇到的问题是，在涂料中电磁屏蔽材料的效能无法完全发挥，需要进一步提高其电磁屏蔽性能特别是广域波谱的综合屏蔽性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电磁屏蔽效果好，电磁屏蔽频率范围广的适用于涂料中的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料，同时本专利技术还公开了该材料的制备方法以及含有该材料的涂料。本专利技术的技术方案为：一种基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料,包括石墨烯,所述的石墨烯为多孔石墨烯,还包括填充在多孔石墨烯孔隙内的纳米级的合金硅以及附着在多孔石墨烯表面的合金硅；所述的合金硅由78-79wt％单晶硅、8-11wt％银、余量的锰组成。在上述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料中,所述的多孔石墨烯和合金硅的重量比例为95-96:4-5。在上述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料中,所述的多孔石墨烯的孔隙分布在1-200nm之间。多孔石墨烯的制备方法，本方案参考CN2013105812792主题为一种多孔石墨烯及多孔石墨烯膜的制备方法制备得到。在上述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料中,所述的合金硅的尺寸分布为20-200nm，平均粒径为70nm。合金硅的制备方法主要通过对干燥后的单晶硅、单质银、单质锰在真空感应炉中进行熔炼，熔炼温度应至少使单晶硅熔融，比如1420℃。降温凝固后通过多维摆动式球磨机进行高速球磨，一般来说，球磨粒度越细越好。同时，本专利技术还公开了一种如上所述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料的制备方法，具体为：将多孔石墨烯和纳米级合金硅分散到乙醇-乙二醇-水的混合溶剂体系中进行搅拌和超声分散，然后干燥即得。在上述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料的制备方法中，所述的乙醇-乙二醇-水的混合溶剂体系中乙醇、乙二醇、水的重量比为3:0.5-1:1-1.5。在上述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料的制备方法中，所述的超声频率不低于28KHz，超声功率不低于200w；超声时间为30-60min。在实验过程中发现，采用特定的分散体系以及结合超声的方法，能够促进多孔石墨烯和纳米级合金硅的有效复合。此外，本专利技术还公开了一种含有如上所述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料的涂料，所述的涂料中含有5-10wt％的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料。在上述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料的涂料中，所述的涂料中还包括20-30wt％的成膜树脂、适量的助剂以及余量的溶剂。在上述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料的涂料中，所述的成膜树脂为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或环氧树脂；所述的助剂为分散剂、偶联剂、消泡剂中的至少一种；所述的溶剂水、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯中的一种或两种以上的混合。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用合金硅和多孔石墨烯复合，使石墨烯基材具有广域的电磁屏蔽性能，在电磁屏蔽效率方便其能够达到90db以上，相比于现有的电磁屏蔽涂料来说，达到了同类或更优的电磁屏蔽效果。具体实施方式下面结合具体实施方式，对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本专利技术的任何限制。实施例1基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料的制备方法如下：将多孔石墨烯和纳米级合金硅分散到乙醇-乙二醇-水的混合溶剂体系中进行搅拌和超声分散，搅拌和超声同时进行超声频率30KHz，超声功率200w；超声时间为30min，然后干燥即得；其中，乙醇、乙二醇、水的重量比为3:1:1；每10ml溶剂体系中分散总重为3g的多孔石墨烯和合金硅；其中，多孔石墨烯和合金硅的重量比例为95:5。本实施例所述的合金硅由78wt％单晶硅、10wt％银、12wt％锰组成；通过真空感应炉熔炼并进行纳米球磨得到，其尺寸分布为20-200nm，平均粒径为70nm。多孔石墨烯通过钼酸钠蚀刻得到，孔隙直径分布在1-200nm之间，平均孔隙直径为130nm；实施例2基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料的制备方法如下：将多孔石墨烯和纳米级合金硅分散到乙醇-乙二醇-水的混合溶剂体系中进行搅拌和超声分散，搅拌和超声同时进行超声频率50KHz，超声功率300w；超声时间为50min，然后干燥即得；其中，乙醇、乙二醇、水的重量比为3:0.5:1.5；每10ml溶剂体系中分散总重为2g的多孔石墨烯和合金硅；其中，多孔石墨烯和合金硅的重量比例为96:4。本实施例所述的合金硅由79wt％单晶硅、11wt％银、10w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多孔石墨烯‑合金硅的电磁屏蔽材料,包括石墨烯,其特征在于,所述的石墨烯为多孔石墨烯,还包括填充在多孔石墨烯孔隙内的纳米级的合金硅以及附着在多孔石墨烯表面的合金硅；所述的合金硅由78‑79wt％单晶硅、8‑11wt％银、余量的锰组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料,包括石墨烯,其特征在于,所述的石墨烯为多孔石墨烯,还包括填充在多孔石墨烯孔隙内的纳米级的合金硅以及附着在多孔石墨烯表面的合金硅；所述的合金硅由78-79wt％单晶硅、8-11wt％银、余量的锰组成。2.根据权利要求1所述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料,其特征在于,所述的多孔石墨烯和合金硅的重量比例为95-96:4-5。3.根据权利要求1或2所述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料,其特征在于,所述的多孔石墨烯的孔隙分布在1-200nm之间。4.根据权利要求1或2所述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料,其特征在于,所述的合金硅的尺寸分布为20-200nm，平均粒径为70nm。5.一种如权利要求1-4任一所述的基于多孔石墨烯-合金硅的电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：将多孔石墨烯和纳米级合金硅分散到乙醇-乙二醇-水的混合溶剂体系中进行搅拌和超声分散，然后干燥即得。6.根据权利要求5所述的基于多孔石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泳，
申请(专利权)人：惠州市栢诗新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44