本發明涉及一種具有電、磁兼容特性的聚合物納米復合電磁屏蔽材料的配方和加工制備方法，尤其涉及一種石墨烯四氧化三鐵二元納米復合電磁屏蔽劑填充的復合型電磁屏蔽復合材料的加工制備方法。
背景技術：
隨著現代電子工業的高速發展以及各種商用和家用電子產品數量的急劇增加，尤其是電子線路和元件的微型化、集成化、輕量化和數字化，導致日常使用的電子產品易受外界電磁波干擾(Electromagnetic Interference簡稱EMI)而出現誤動，圖象障礙以及聲音障礙等。同時，隨著信息化時代到來，在人類生活環境中由于電磁場所造成的電磁污染也越來越嚴重，嚴重威脅著人類的身體健康。另外，為適應現代戰爭的需要，EMI材料如吸波材料在武器中已有廣泛的應用，海灣戰爭之后吸波材料在軍事上的用途引起各國高度重視。因此，解決電磁污染是現代防護工程中一項急待解決的問題，研制和開發各種高性能的電磁屏蔽材料已成為目前工業界研究的一個重要領域。
目前，大部分電磁屏蔽材料采用金屬材料、本征型導電聚合物和填充型導電聚合物復合材料。由于金屬導電能力極佳，因此具有優異的電磁屏蔽能，然而金屬比重較大且不防腐蝕，因此需要經過額外的處理來解決這個問題。導電聚合物和填充型導電聚合物復合材料質輕且防腐蝕，但是與金屬相比，導電能力較低，因此其電磁屏蔽性能不佳。本發明采用的石墨烯四氧化三鐵納米復合體系，具有諸多優點，如可在較大范圍內根據使用要求來調節其電性能、磁性能和其他性能，化學穩定性較好，成本低廉，易于成型和大規模生產等優點，從而會成為未來一種最常見的電磁屏蔽復合材料的。可廣泛地應用于電子封裝、電子傳感器和場發射器件、自控溫加熱元件、檢測元件等領域。
技術實現要素：
針對上述存在的技術問題，本發明的目的是提供一種納米復合電磁屏蔽劑增強尼龍的高電磁屏蔽復合材料及其制備方法，為多性能電磁屏蔽聚合物復合材料的制備提供新思路和新方法，為掌握多功能電磁屏蔽聚合物復合材料的電、磁屏蔽原理提供新的理論和實驗依據。
本發明主要采用目前在材料領域較先進的納米四氧化三鐵石墨烯復合體系原位制備技術，具有安全性好、成本較低、易于控制等諸多優點，其中在制備過程中用到的溶劑為水，而水是自然界最豐富的資源，既環保又節能。
本發明提供的聚合物納米復合電磁屏蔽材料的制備方法，其步驟如下：
1)共混前將將氯化鐵、氯化亞鐵、去離子水在30°C下電磁攪拌均勻；
2)將一定量的有機表面活性劑和石墨烯加入到氫氧化鈉溶液，用電動攪拌機攪拌均勻，基準操作條件為：溫度90°C，操作時間1h；
3)將氯化鐵、氯化亞鐵混合溶液緩慢的加入到氫氧化鈉溶液中，高速攪拌陳化12h，使反應更加的充分；
4)將陳化后的反應物過濾，并用丙酮清洗10遍左右，然后過濾，并在真空烘箱中放置24h，基準操作溫度為60°C；所得到的沉淀物為四氧化三鐵石墨烯納米復合物；
5)再將得到的納米復合物與尼龍66預混，攪拌均勻后于280°C熔融共混5min，得到本發明的聚合物納米復合電磁屏蔽材料，并根據實際需要加工成型。
本發明的有益效果在于，通過采用原位共沉淀技術來制備四氧化三鐵/石墨烯納米復合材料，使得納米四氧化三鐵附著在納米石墨片上，獲得了二元納米復合體系；然后與尼龍66共混制的較高的電磁屏蔽聚合物納米復合材料。
與現有技術相比，本發明的優點在于：通過對高導電性的納米石墨片和高順磁性納米四氧化三鐵進行復合技術，利用該復合體系的導電性和磁損耗機理對電磁輻射源進行屏蔽；利用該復合體系在塑料合金相界面結構及相中分散不同導致不同電磁損耗和效果的的機理獲得了高性能EMI導電塑料；與以往電磁屏蔽材料制備技術比較而言，具有電、磁兼容性的二元電磁屏蔽復合體系填充的聚合物納米復合電磁屏蔽材料制備工藝簡單、成本低廉、機械加工性能優良并可大規模生產等優點，可在電子封裝、電子傳感器和場發射器件等行業中具有廣泛的應用前景。
附圖說明
下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：
附圖1為本發明的聚合物納米復合電磁屏蔽材料的制備方法的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖來說明本發明。
本發明專利旨在制備一種新型的具有電磁兼容特性的聚合物納米復合電磁屏蔽材料，以保護生態環境為前提，以制備低密度、高電磁屏蔽效率的電磁屏蔽材料為目的，通過一種新型的原位共沉淀技術來制備電、磁特性的納米復合體系，通過調節改變石墨烯與納米四氧化三鐵的相對含量，可以制備出具有不同電磁屏蔽效率的電磁屏蔽聚合物納米復合材料，以滿足不同的工業應用要求。
如附圖1所示，本發明所述的一種聚合物納米復合電磁屏蔽材料的制備方法，將氯化鐵、氯化亞鐵、有機表面活性劑、石墨烯與氫氧化鈉溶液共混并攪拌后過濾；將過濾所得的復合納米材料與尼龍66預混后，將得到的物料熔融共混。
其具體包括如下多個實施例：
實施例1
共混前將1molFeCl2、1molFeCl3和100ml去離子水在室溫下攪拌30min得到混合溶液；將5mol氫氧化鈉、50g石墨烯和0.1mol陰離子表面活性劑加入到4900ml90°C的去離子水攪拌30min得到均勻的溶液；然后將FeCl2和FeCl3混合溶液緩慢地倒入到氫氧化鈉溶液并進行高速攪拌1h至反應結束；過濾、清洗并在60°C的真空烘箱中烘干24h后得到四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子。將所得到的四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子(5份)與PA66（95份）在密煉機（Haake rheomix 600）混煉，其轉速為60n/min，密煉溫度為280℃，密煉時間2min；將密煉后的母料通過壓機壓板成型，制備外徑為7mm，內徑為3mm 厚度為2mm的標準圓環，用于測試復合材料的電磁參數。此例得到的聚合物電磁屏蔽納米復合材料的電磁屏蔽效率為25.57dB。
實施例2
共混前將1molFeCl2、1molFeCl3和100ml去離子水在室溫下攪拌30min得到混合溶液；將5mol氫氧化鈉、70g石墨烯和0.1mol陰離子表面活性劑加入到4900ml90°C的去離子水攪拌30min得到均勻的溶液；然后將FeCl2和FeCl3混合溶液緩慢地倒入到氫氧化鈉溶液并進行高速攪拌1h至反應結束；過濾、清洗并在60°C的真空烘箱中烘干24h后得到四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子。將所得到的四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子(5份)與PA66（95份）在密煉機（Haake rheomix 600）混煉，其轉速為60n/min，密煉溫度為280℃，密煉時間2min；將密煉后的母料通過壓機壓板成型，制備外徑為7mm，內徑為3mm 厚度為2mm的標準圓環，用于測試復合材料的電磁參數。此例得到的聚合物電磁屏蔽納米復合材料的電磁屏蔽效率為29.24dB。
實施例3
共混前將1molFeCl2、1molFeCl3和100ml去離子水在室溫下攪拌30min得到混合溶液；將5mol氫氧化鈉、100g石墨烯和0.1mol陰離子表面活性劑加入到4900ml90°C的去離子水攪拌30min得到均勻的溶液；然后將FeCl2和FeCl3混合溶液緩慢地倒入到氫氧化鈉溶液并進行高速攪拌1h至反應結束；過濾、清洗并在60°C的真空烘箱中烘干24h后得到四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子。將所得到的四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子(5份)與PA66（95份）在密煉機（Haake rheomix 600）混煉，其轉速為60n/min，密煉溫度為280℃，密煉時間2min；將密煉后的母料通過壓機壓板成型，制備外徑為7mm，內徑為3mm 厚度為2mm的標準圓環，用于測試復合材料的電磁參數。此例得到的聚合物電磁屏蔽納米復合材料的電磁屏蔽效率為36.71dB。
實施例4
共混前將1molFeCl2、1molFeCl3和100ml去離子水在室溫下攪拌30min得到混合溶液；將5mol氫氧化鈉、175g石墨烯和0.1mol陰離子表面活性劑加入到4900ml90°C的去離子水攪拌30min得到均勻的溶液；然后將FeCl2和FeCl3混合溶液緩慢地倒入到氫氧化鈉溶液并進行高速攪拌1h至反應結束；過濾、清洗并在60°C的真空烘箱中烘干24h后得到四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子。將所得到的四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子(5份)與PA66（95份）在密煉機（Haake rheomix 600）混煉，其轉速為60n/min，密煉溫度為280℃，密煉時間2min；將密煉后的母料通過壓機壓板成型，制備外徑為7mm，內徑為3mm 厚度為2mm的標準圓環，用于測試復合材料的電磁參數。此例得到的聚合物電磁屏蔽納米復合材料的電磁屏蔽效率為40.37dB。
實施例5
共混前將1molFeCl2、1molFeCl3和100ml去離子水在室溫下攪拌30min得到混合溶液；將5mol氫氧化鈉、250g石墨烯和0.1mol陰離子表面活性劑加入到4900ml90°C的去離子水攪拌30min得到均勻的溶液；然后將FeCl2和FeCl3混合溶液緩慢地倒入到氫氧化鈉溶液并進行高速攪拌1h至反應結束；過濾、清洗并在60°C的真空烘箱中烘干24h后得到四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子。將所得到的四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子(5份)與PA66（95份）在密煉機（Haake rheomix 600）混煉，其轉速為60n/min，密煉溫度為280℃，密煉時間2min；將密煉后的母料通過壓機壓板成型，制備外徑為7mm，內徑為3mm 厚度為2mm的標準圓環，用于測試復合材料的電磁參數。此例得到的聚合物電磁屏蔽納米復合材料的電磁屏蔽效率為48.5dB。
實施例6
共混前將1molFeCl2、1molFeCl3和100ml去離子水在室溫下攪拌30min得到混合溶液；將5mol氫氧化鈉、300g石墨烯和0.1mol陰離子表面活性劑加入到4900ml90°C的去離子水攪拌30min得到均勻的溶液；然后將FeCl2和FeCl3混合溶液緩慢地倒入到氫氧化鈉溶液并進行高速攪拌1h至反應結束；過濾、清洗并在60°C的真空烘箱中烘干24h后得到四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子。將所得到的四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子(5份)與PA66（95份）在密煉機（Haake rheomix 600）混煉，其轉速為60n/min，密煉溫度為280℃，密煉時間2min；將密煉后的母料通過壓機壓板成型，制備外徑為7mm，內徑為3mm 厚度為2mm的標準圓環，用于測試復合材料的電磁參數。此例得到的聚合物電磁屏蔽納米復合材料的電磁屏蔽效率為55.67dB。
實施例7
共混前將1molFeCl2、1molFeCl3和100ml去離子水在室溫下攪拌30min得到混合溶液；將5mol氫氧化鈉、350g石墨烯和0.1mol陰離子表面活性劑加入到4900ml90°C的去離子水攪拌30min得到均勻的溶液；然后將FeCl2和FeCl3混合溶液緩慢地倒入到氫氧化鈉溶液并進行高速攪拌1h至反應結束；過濾、清洗并在60°C的真空烘箱中烘干24h后得到四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子。將所得到的四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子(5份)與PA66（95份）在密煉機（Haake rheomix 600）混煉，其轉速為60n/min，密煉溫度為280℃，密煉時間2min；將密煉后的母料通過壓機壓板成型，制備外徑為7mm，內徑為3mm 厚度為2mm的標準圓環，用于測試復合材料的電磁參數。此例得到的聚合物電磁屏蔽納米復合材料的電磁屏蔽效率為60.13dB。
實施例8
共混前將1molFeCl2、1molFeCl3和100ml去離子水在室溫下攪拌30min得到混合溶液；將5mol氫氧化鈉、700g石墨烯和0.1mol陰離子表面活性劑加入到4900ml90°C的去離子水攪拌30min得到均勻的溶液；然后將FeCl2和FeCl3混合溶液緩慢地倒入到氫氧化鈉溶液并進行高速攪拌1h至反應結束；過濾、清洗并在60°C的真空烘箱中烘干24h后得到四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子。將所得到的四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子(5份)與PA66（95份）在密煉機（Haake rheomix 600）混煉，其轉速為60n/min，密煉溫度為280℃，密煉時間2min；將密煉后的母料通過壓機壓板成型，制備外徑為7mm，內徑為3mm 厚度為2mm的標準圓環，用于測試復合材料的電磁參數。此例得到的聚合物電磁屏蔽納米復合材料的電磁屏蔽效率為53.36dB。
實施例9
共混前將1molFeCl2、1molFeCl3和100ml去離子水在室溫下攪拌30min得到混合溶液；將5mol氫氧化鈉、1000g石墨烯和0.1mol陰離子表面活性劑加入到4900ml90°C的去離子水攪拌30min得到均勻的溶液；然后將FeCl2和FeCl3混合溶液緩慢地倒入到氫氧化鈉溶液并進行高速攪拌1h至反應結束；過濾、清洗并在60°C的真空烘箱中烘干24h后得到四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子。將所得到的四氧化三鐵/石墨烯納米復合粒子(5份)與PA66（95份）在密煉機（Haake rheomix 600）混煉，其轉速為60n/min，密煉溫度為280℃，密煉時間2min；將密煉后的母料通過壓機壓板成型，制備外徑為7mm，內徑為3mm 厚度為2mm的標準圓環，用于測試復合材料的電磁參數。此例得到的聚合物電磁屏蔽納米復合材料的電磁屏蔽效率為45.15dB。
上述各實施例的電磁屏蔽聚合物納米復合材料原料配比數據見表1：
表1 電磁屏蔽聚合物納米復合材料原料配比數據
上述實驗數據表明，本發明專利利用新型的原位共沉淀技術來制備具有電、磁兼容特性的石墨烯四氧化三鐵納米復合顆粒填充聚合物體系，通過改變石墨烯與四氧化三鐵納米粒子的相對含量來調節該電磁屏蔽聚合物復合材料的電磁屏蔽效率值，該專利產品可以滿足不同的工業使用要求。
上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并加以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍，凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。