一种环氧树脂基电磁屏蔽材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环氧树脂基电磁屏蔽材料的制备方法，属于复合高分子材料技术领域。本发明专利技术先将环氧树脂和己二酸作为原料，在催化剂作用下生成水性环氧树脂，再利用水性环氧树脂、水、正己烷和聚乙烯亚胺搅拌混合，并在混合过程中持续通入二氧化碳，制得自制微乳液，随后将自制微乳液和铜盐溶液搅拌混合后，加入还原剂，加热搅拌反应后，减压浓缩，得浓缩液；随后将纳米氧化铁和明胶分散液混合后，喷雾干燥，高温炭化，制得炭化料，再利用炭化料吸附纳米铁粉后与环戊二稀混合，于惰性气体保护状态下反应，制得自制填料，最终将浓缩液，自制填料和固化剂搅拌混合，即得环氧树脂基电磁屏蔽材料。

A preparation method of epoxy resin-based electromagnetic shielding material

The invention discloses a preparation method of an epoxy resin-based electromagnetic shielding material, which belongs to the technical field of composite macromolecule materials. The epoxy resin and adipic acid are used as raw materials to produce waterborne epoxy resin under the action of the catalyst, and then the water epoxy resin, water, n-hexane and polyethylene imine are stirred and mixed, and then continuous carbon dioxide is added into the mixing process. A self-made microemulsion is prepared. After mixing and mixing the self-made microemulsion and copper salt solution, a reducing agent is added and heated and stirred. After the vacuum concentration is concentrated, the concentrated solution is then mixed, and then the nano iron oxide and gelatin dispersions are mixed, spray dried and carbonized at high temperature, carbonized materials are obtained, then carbonized materials are adsorbed on the nanometer iron powder and mixed with cyclopentane two, and then are reacted under the inert gas protection state, and the homemade filler is made. Finally, the concentrated liquid, the self-made filler and the curing agent are stirred and mixed, so that the epoxy resin based electromagnetic screen can be obtained. Cover material.

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂基电磁屏蔽材料的制备方法
本专利技术公开了一种环氧树脂基电磁屏蔽材料的制备方法，属于复合高分子材料

技术介绍
讯设备被大量普及使用，而这些电子及通讯设备在使用时不但对周围的电磁干扰十分敏感，而且其自身也会对周围环境产生电磁干扰，影响其他设备甚至动植物的生长健康。因此，电磁辐射已成为继固态废物污染、大气污染、水污染和噪声污染之后的又一大公害。目前，消除电磁辐射危害的主要途径是采用电磁屏蔽材料对其进行屏蔽。环氧树脂(EP)因其独特的物理化学性能，如内聚强度高、机械强度好、黏附力强、收缩率低、介电性良好、制品尺寸稳定性及耐腐蚀性优良等，而被广泛应用于涂料、塑料、材料封装、绝缘材料、胶黏剂及航空航天复合材料等领域。将具有电子屏蔽功能的材料引入EP制成电磁屏蔽复合材料目前已成为研究热点。控制电磁波带来的危害可以从电磁波的源头、电磁波的传播、电磁波危害目标三方面开展防护，而控制电磁波的传播无疑是最简单直接的方法。电磁屏蔽则是通过控制电磁波传播，进而完成电磁防护的最常见的方法，电磁屏蔽是利用特定的屏蔽材料将电磁波隔离或限制其传播方向的一种方法。当今对屏蔽材料的研究集中在金属材料、铁电材料、铁氧体、碳材料等，然而这些屏蔽材料都有其固有的缺点，例如高密度、高厚度、加载量较大、屏蔽方式单一，这些缺点都严重制约着屏蔽材料的实际应用。因此，高效、屏蔽波段广的屏蔽材料的研究对于电子防护就显得尤为必要。而传统环氧树脂基电磁屏蔽材料在制备和使用过程中，树脂基体和填料之间的界面相容性不佳，且单一添加的填料无法实现较宽频率范围内的电磁波屏蔽，导致产品的电磁波屏蔽效果无法进一步提升的弊端。因此，如何改善传统环氧树脂基电磁屏蔽材料的缺点，以获取更高综合性能的提升，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统环氧树脂基电磁屏蔽材料在制备和使用过程中，树脂基体和填料之间的界面相容性不佳，且单一添加的填料无法实现较宽频率范围内的电磁波屏蔽，导致产品的电磁波屏蔽效果无法进一步提升的弊端，提供了一种环氧树脂基电磁屏蔽材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种环氧树脂基电磁屏蔽材料的制备方法，具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取40～50份环氧树脂，80～120份溶剂，2～4份催化剂，10～15份己二酸，先将环氧树脂、溶剂和催化剂加入反应器中，加热搅拌混合均匀后，于恒温搅拌状态下缓慢加入己二酸，待己二酸加入完毕后，升温至130～132℃，保温反应后，减压蒸馏脱除溶剂，得水性环氧树脂；（2）按重量份数计，依次取80～100份水，20～30份水性环氧树脂，80～100份正己烷，4～6份聚乙烯亚胺，搅拌混合均匀，并在搅拌过程中持续通入二氧化碳气体，得自制微乳液；（3）按质量比为5：1～8：1将自制微乳液和铜盐溶液搅拌混合后，加入还原剂，加热搅拌反应后，减压浓缩，浓缩液；（4）将纳米氧化铁和明胶分散液按质量比为1：5～1：10搅拌混合后，依次经喷雾干燥，高温炭化，得炭化料；（5）按重量份数计，依次取18～20份炭化料，100～200份水，8～10份纳米铁粉，先将炭化料分散于水中，再加入纳米铁粉，搅拌混合均匀后，过滤，洗涤和干燥，得负载型炭化料；（6）将负载型炭化料和环戊二稀按质量比为1：3～1：5混合后，于惰性气体保护状态下，加热搅拌反应，再经冷却，过滤，洗涤和干燥，自制填料；（7）按重量份数计，依次取100～120份浓缩液，4～10份自制填料，4～8份固化剂，搅拌混合均匀，出料，即得环氧树脂基电磁屏蔽材料。步骤（1）所述环氧树脂为环氧树脂E-42、环氧树脂E-41、环氧树脂E-51中的任意一种。步骤（1）所述溶剂为二甲苯、乙酰丙酮、丙酮中的任意一种。步骤（1）所述催化剂为乙酰丙酮铬络合物。步骤（1）所述缓慢加入为：以3～5g/min速率进行加入。步骤（3）所述铜盐溶液为质量分数为8～10%的铜盐溶液；所述铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的任意一种。步骤（3）所述还原剂为抗坏血酸、甲醛、乙醛中的任意一种。步骤（4）所述明胶分散液是由明胶和水按质量比为1：10～1：15配制而成。步骤（6）所述惰性气体为氮气、氦气、氩气中的任意一种。步骤（7）所述固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺中的任意一种。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术技术方案首先采用合理的改性手段对环氧树脂基体进行改性，在改性过程中，可使环氧树脂发生开环并与己二酸发生反应，制备得到一种同时含有羧基和环氧基的两亲性环氧树脂，随后以水为水相，正己烷为油相，利用两亲性环氧树脂的亲水和亲油特性，在搅拌混合过程中形成微乳液体系，并利用聚乙烯亚胺和二氧化碳配合以实现微乳液体系的稳定，避免在后续制备过程中发生相分离，同时二氧化碳和聚乙烯亚胺构建的交联体系可提供一个惰性的反应环境避免后续过程中物质的氧化，起到保护作用；在后续制备过程中，通过在微乳液体系中引入铜盐溶液，铜盐首先在水溶液体系中电离产生铜离子，而产生的铜离子可以被两亲性环氧树脂亲水端的羧基吸附固定，从而使铜离子固定于油/水界面处，在后续还原过程中，铜离子在油水界面处被还原后被环氧树脂包裹，从而有效避免了铜单质被氧化，避免了电导率的下降，从而有利于产品对高频电磁场的屏蔽；（2）本专利技术技术方案以纳米氧化铁为内核，在表面形成一层明胶外壳后，进行炭化，在炭化过程中，一方面，由于内外膨胀系数的不同导致出现不同程度的收缩，从而在纳米氧化铁表面形成复杂的褶皱结构，使其比表面积进一步提升，再者，炭质骨架具有一定的还原性能，可在高温条件下将炭质骨架接触到的氧化铁还原为四氧化三铁，使其具有良好的磁性，而炭化料褶皱结构的存在，有利于纳米铁粉的吸附固定，且在后续反应过程中，部分纳米铁粉可与环戊二稀反应形成二茂铁结构，从而在纳米铁粉表面形成保护层，避免纳米铁粉在制备和使用过程中发生氧化，且二茂铁分子结构带有疏水的苯环结构，可与环氧树脂基体良好相容，有效解决了环氧树脂基体和填料之间的界面相容性不佳的问题，再者，二茂铁自身带有磁性，磁性填料的存在有利于产品对中低频电磁场的屏蔽。本申请通过提高填料表面的褶皱程度，并在填料表面形成纳米铁粉凸起结构，有利于环氧树脂分子链在填料表面的缠绕和挂靠，从而提高了填料和树脂基体之间的机械咬合力，避免在产品存放和使用过程中发生相分离，使产品在使用过程中填料和树脂基体良好相容，相互之间结合力更加牢固，可长效发挥良好的电磁屏蔽效果。具体实施方式按重量份数计，依次取40～50份环氧树脂，80～120份溶剂，2～4份催化剂，10～15份己二酸，先将环氧树脂、溶剂和催化剂加入反应器中，于温度为85～90℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌混合1～2h后，再于恒温搅拌状态下以3～5g/min速率缓慢加入己二酸，待己二酸加入完毕后，继续升温至130～132℃，保温反应2～4h后，减压蒸馏脱除溶剂，得水性环氧树脂；按重量份数计，依次取80～100份水，20～30份水性环氧树脂，80～100份正己烷，4～6份聚乙烯亚胺，倒入烧杯中，用搅拌器以400～500r/min转速搅拌混合30～60min，并在搅拌过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧树脂基电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取40～50份环氧树脂，80～120份溶剂，2～4份催化剂，10～15份己二酸，先将环氧树脂、溶剂和催化剂加入反应器中，加热搅拌混合均匀后，于恒温搅拌状态下缓慢加入己二酸，待己二酸加入完毕后，升温至130～132℃，保温反应后，减压蒸馏脱除溶剂，得水性环氧树脂；（2）按重量份数计，依次取80～100份水，20～30份水性环氧树脂，80～100份正己烷，4～6份聚乙烯亚胺，搅拌混合均匀，并在搅拌过程中持续通入二氧化碳气体，得自制微乳液；（3）按质量比为5：1～8：1将自制微乳液和铜盐溶液搅拌混合后，加入还原剂，加热搅拌反应后，减压浓缩，浓缩液；（4）将纳米氧化铁和明胶分散液按质量比为1：5～1：10搅拌混合后，依次经喷雾干燥，高温炭化，得炭化料；（5）按重量份数计，依次取18～20份炭化料，100～200份水，8～10份纳米铁粉，先将炭化料分散于水中，再加入纳米铁粉，搅拌混合均匀后，过滤，洗涤和干燥，得负载型炭化料；（6）将负载型炭化料和环戊二稀按质量比为1：3～1：5混合后，于惰性气体保护状态下，加热搅拌反应，再经冷却，过滤，洗涤和干燥，自制填料；（7）按重量份数计，依次取100～120份浓缩液，4～10份自制填料，4～8份固化剂，搅拌混合均匀，出料，即得环氧树脂基电磁屏蔽材料。...

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂基电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取40～50份环氧树脂，80～120份溶剂，2～4份催化剂，10～15份己二酸，先将环氧树脂、溶剂和催化剂加入反应器中，加热搅拌混合均匀后，于恒温搅拌状态下缓慢加入己二酸，待己二酸加入完毕后，升温至130～132℃，保温反应后，减压蒸馏脱除溶剂，得水性环氧树脂；（2）按重量份数计，依次取80～100份水，20～30份水性环氧树脂，80～100份正己烷，4～6份聚乙烯亚胺，搅拌混合均匀，并在搅拌过程中持续通入二氧化碳气体，得自制微乳液；（3）按质量比为5：1～8：1将自制微乳液和铜盐溶液搅拌混合后，加入还原剂，加热搅拌反应后，减压浓缩，浓缩液；（4）将纳米氧化铁和明胶分散液按质量比为1：5～1：10搅拌混合后，依次经喷雾干燥，高温炭化，得炭化料；（5）按重量份数计，依次取18～20份炭化料，100～200份水，8～10份纳米铁粉，先将炭化料分散于水中，再加入纳米铁粉，搅拌混合均匀后，过滤，洗涤和干燥，得负载型炭化料；（6）将负载型炭化料和环戊二稀按质量比为1：3～1：5混合后，于惰性气体保护状态下，加热搅拌反应，再经冷却，过滤，洗涤和干燥，自制填料；（7）按重量份数计，依次取100～120份浓缩液，4～10份自制填料，4～8份固化剂，搅拌混合均匀，出料，即得环氧树脂基电磁屏蔽材料。2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂基电...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘友玖，马俊杰，宋宇星，
申请(专利权)人：佛山皖和新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44