一种涤纶织物全频段电磁屏蔽材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽技术领域，具体而言，涉及一种涤纶织物全频段电磁屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

电磁波引起的电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题会对电子仪器、设备系统造成干扰，甚至影响其正常工作，而且电磁波污染还会危及人体健康。随着电磁脉冲等相关技术的发展和应用，电磁脉冲武器成为对前述关键仪器、设备系统进行精准直接打击的新式武器，电磁脉冲可造成相关系统暂时或永久损坏，严重威胁信息安全和人体健康。

针对上述电磁污染，目前通常采用电磁屏蔽的方式来处理，利用屏蔽材料对电磁能流的反射、吸收和引导作用，阻隔或衰减特定区域内外的电磁信号与能量传播。按其原理可分为电场屏蔽、磁场屏(包括低频磁场和高频磁场)和电磁场屏蔽，通常所言的电磁屏蔽指的是电磁场屏蔽。

基于此，制备可屏蔽电磁场频谱范围宽、屏蔽效果好的电磁屏蔽材料具有重要实践意义。坡莫合金由于其优异的电磁屏蔽性能，在空天和先进武器装备的电磁屏蔽和电磁兼容场景中均有一定运用。然而，坡莫合金并不能直接涂覆在需要实施电磁防护的设备或系统表面，而是需要制成防护材料进行具体应用。但是由于坡莫合金加工性能较差，难以制备成大尺寸防护材料制品，刚度也过高，在柔性环境中应用受限。

如公开号为CN114525028A的专利，就提供了一种可调聚合物基多孔电磁屏蔽材料及制备方法，其先制得EG/Fe

又如公开号为CN114561805A的专利，提供了一种柔性基底为碳毡或亲水性碳布，其柔性基底的尺寸大小与可屏蔽的频谱有关，但适用的频谱并未完全覆盖常用频段，尤其是低频段，且尺寸较为单一；此外，该材料制备需要在1100-1300℃进行热冲击处理，能耗高，工艺复杂，不适宜大规模工业化生产。

由此可见，现有的柔性电磁屏蔽材料主要存在如下问题：(1)材料柔性与加工性能难以平衡。用现有材料制备电磁屏蔽产品，要么工艺难度大、需要特定模具，要么屏蔽性能差。(2)材料柔性与屏蔽性能难以平衡。坡莫合金屏蔽效果好，但柔性差；聚合物或者碳基材料作为基材柔性达标，但是不能实现全频段屏蔽。(3)成品尺寸单一，在复杂的应用场景中，可使用的产品结构形态受限。虽然现有技术可以制备出柔性的电磁屏蔽成品，但是对于超大尺寸柔性材料需求，或根据应用场景定制化的二次加工需求，往往无法满足。

综上所述，目前虽已提出了柔性电磁屏蔽材料的相关技术手段，但其应用于实际场景中的可行性较差，材料的各方面性能难以同时兼顾或平衡。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：

虽然目前已提出关于柔性电磁屏蔽材料的相关技术手段，但其应用于实际场景中的可行性较差。具体地，用现有的柔性电磁屏蔽材料制备相关产品，存在工艺难度大、需要特定模具，或电磁屏蔽的性能差的问题；若采用坡莫合金，虽屏蔽效果好，但柔性差；若采用聚合物或者碳基材料，能够满足基本的柔性要求，但不能实现全频段电磁屏蔽；此外，现有的柔性电磁屏蔽材料，产品尺寸单一，难以实现二次加工的需求。

本发明采用的技术方案：

本发明提供了一种涤纶织物全频段电磁屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：

S1前处理：取涤纶织物，置于皂煮液中，加热皂煮，清洗；

S2碱处理：将皂煮后的涤纶织物置于阳离子表面活性剂与碱的混合液中，加热浸泡；

S3改性处理：再将涤纶织物置于改性液中，浸泡，烘干，再加热至150-160℃热处理，得到改性涤纶织物；

S4活化处理：将改性涤纶织物置于离子钯溶液中，调节pH值至碱性，浸泡，清洗，得到活化涤纶织物；

S5表面镀金属：在活化涤纶织物表面先后进行镀铜、镀软磁合金处理，得到金属化涤纶织物；

S6将金属化涤纶织物加工成型，得到涤纶织物全频段电磁屏蔽材料。

优选地，步骤S1中，皂煮液包括十二烷基硫酸钠、氢氧化钠溶液。

优选地，步骤S1中，控制皂煮温度为90-100℃。

优选地，步骤S2中，加热浸泡时，控制加热温度为60-80℃，浸泡时间为20-60min。

优选地，步骤S3中，浸泡时，控制浸泡时间为8-20min。

优选地，步骤S4中，离子钯溶液包括PdCl

优选地，步骤S4中，清洗后，置于二甲胺基硼烷溶液中进行还原反应，后得到活化涤纶织物。

优选地，步骤S5中，控制镀铜层的厚度为0.001-0.08mm，镀软磁合金层的厚度为0.001-0.05mm。

采用上述制备方法制备得到的涤纶织物全频段电磁屏蔽材料，可应用于各种环境条件下的电磁屏蔽、及电磁兼容。

本发明的有益效果表现在：

采用本发明的技术手段制备得到的涤纶织物全频段电磁屏蔽材料，利用其优异的导电导磁性能，靠涡流耗损和磁滞损耗一起构成磁损耗，在外界交变电磁场的作用下，涤纶纤维表面金属及软磁合金膜内的自由电子产生振荡运动，产生振荡电流，随即将电磁波的能量转换为热能，从而被损耗掉，可在14KHz-40GHz频段内，实现电磁屏蔽效能高达30-120dB的效果。

本发明的涤纶织物全频段电磁屏蔽材料，可通过纺织加工等手段，进一步生产成服装等各类屏蔽织物，且材料柔性好，易于二次加工，可广泛应用于电子设备、军事、现代武器装备、电动汽车、移动通信等诸多领域。

附图说明

图1为试验例中的样品VSM磁化率测试曲线；

图2为试验例中的样品VSM矫顽力测试曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明提供了一种涤纶织物全频段电磁屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)前处理：将涤纶织物置于皂煮液中，加热至90-100℃，皂煮20-60min，超声波清洗；

其中，皂煮液包括2g/L的十二烷基硫酸钠和2g/L的氢氧化钠溶液。

(2)碱处理：取20-50g/L氢氧化钠溶液和阳离子表面活性剂，混合，将前处理后的涤纶织物置于其中，控制温度为60-80℃，浸泡20-60min，此过程碱含量的降低率可达到10-25％；

阳离子表面活性剂可选用含12-16个烷基的三甲基溴化铵等常见的阳离子表面活性剂。

(3)改性处理：将涤纶织物置于改性液中，常温下浸泡8-20min，后于100-120℃烘干，再加热至150-160℃热处理3-5min，得到改性涤纶织物；

其中，改性液包括体积分数为1-5％的改性剂和体积分数为0.5-1％的渗透剂，余量为水；改性剂为纳米银粒子与混合稀土的混合物，渗透剂为渗透剂OP10。

改性处理过程中，改性液可与涤纶织物表面的活性基团反应，又能与金属形成共价键，以大幅度提高及金属与涤纶织物之间的结合效力。

(4)活化处理：将改性涤纶织物置于离子钯溶液中，调节pH值为10-11，于30-50℃下，浸泡10-60min；取出后，用超声清洗，再置于0.5-2g/L二甲胺基硼烷溶液中还原反应10-30min，得到活化涤纶织物；

其中，离子钯溶液包括0.05-0.5g/L的PdCl

(5)表面镀金属：在活化涤纶织物先后镀0.001-0.08mm厚的铜、0.001-0.05mm厚的软磁合金，得到金属化涤纶织物；其中，软磁合金可采用镍基软磁合金。

本领域技术人员可根据实际情况选择真空镀、冷喷涂、化学镀或电镀等方式镀金属。以化学镀为例，镀铜或镀软磁合金的操作如下：

将活化涤纶织物或已镀铜的涤纶织物置于化学镀液中，于20-100℃下，反应10-60min，反应时持续震动和搅拌。

其中，镀铜的化学镀液包括：10-18g/L的CuSO

镀镍基软磁合金的化学镀液包括：7-15g/L的NiSO

基于涤纶织物基材，通过双层镀金属技术，得到金属化涤纶纤维丝，具有更强的导电导磁性，且金属附着力更强；与常见的镀银铜丝相比，质量减轻70-80％，具有质量轻、柔性强、电磁屏蔽性能高的优点。

(6)加工成型：将镀有双层金属的金属化涤纶织物通过裁剪、导电胶粘合、焊接等方式，加工成所需形状和尺寸的电磁屏蔽材料。

采用本发明的技术手段制备得到的涤纶织物全频段电磁屏蔽材料，利用其优异的导电导磁性能，靠涡流耗损和磁滞损耗一起构成磁损耗，在外界交变电磁场的作用下，涤纶纤维表面金属及软磁合金膜内的自由电子产生振荡运动，产生振荡电流，随即将电磁波的能量转换为热能，从而被损耗掉，可在14KHz-40GHz频段内，实现电磁屏蔽效能高达30-120dB的效果。

本发明中的涤纶织物全频段电磁屏蔽材料，可应用于伪装材料。

本领域技术人员可根据实际需要，将涤纶织物全频段电磁屏蔽材料与其他涤纶材料混合制成伪装网等，可显著改善现有的伪装网存在的低频吸收性能差的问题，可实现更高程度的雷达波隐身效果，且兼具阻燃、耐用、防雨、使用方便等优点。

本发明提供的涤纶织物全频段电磁屏蔽材料及其制备方法，可通过纺织加工等手段，进一步生产成服装等各类屏蔽织物，且材料柔性好，易于二次加工等，可在电子设备、电动汽车等诸多领域中得以应用，具有电磁屏蔽效果佳、材料力学性能好、大尺寸等优点。

<实施例>

实施例1

(1)前处理：将涤纶织物置于等体积的2g/L的十二烷基硫酸钠和2g/L的氢氧化钠溶液混合液中，加热至95℃，皂煮40min，超声波清洗；

(2)碱处理：取20g/L氢氧化钠溶液和十二烷基三甲基溴化铵，混合，将前处理后的涤纶织物置于其中，控制温度为70℃，浸泡40min，

(3)改性处理：将涤纶织物置于改性液中，常温下浸泡15min，后于110℃烘干，再加热至155℃热处理3-5min，得到改性涤纶织物；

其中，改性液包括体积分数为3％的改性剂(纳米银粒子与混合稀土的混合物)和体积分数为0.8％的渗透剂，余量为水；

(4)活化处理：将改性涤纶织物置于离子钯溶液中，调节pH值为10.5，于40℃下，浸泡30min；取出后，用超声清洗，再置于1.5g/L二甲胺基硼烷溶液中还原反应20min，得到活化涤纶织物；

其中，离子钯溶液包括0.25g/L的PdCl

(5)表面镀金属：在活化涤纶织物先后镀0.05mm厚的铜、0.025mm厚的镍基软磁合金，得到金属化涤纶织物；

(6)加工成型：将镀有双层金属的金属化涤纶织物通过裁剪、导电胶粘合、焊接等方式，加工成所需形状和尺寸的电磁屏蔽材料。

实施例2

(1)前处理：将涤纶织物置于等体积的2g/L的十二烷基硫酸钠和2g/L的氢氧化钠溶液混合液中，加热至95℃，皂煮60min，超声波清洗；

(2)碱处理：取20g/L氢氧化钠溶液和十二烷基三甲基溴化铵，混合，将前处理后的涤纶织物置于其中，控制温度为60℃，浸泡60min，

(3)改性处理：将涤纶织物置于改性液中，常温下浸泡20min，后于100℃烘干，再加热至150℃热处理3-5min，得到改性涤纶织物；

其中，改性液包括体积分数为1％的改性剂(纳米银粒子与混合稀土的混合物)和体积分数为0.5％的渗透剂，余量为水；

(4)活化处理：将改性涤纶织物置于离子钯溶液中，调节pH值为10.5，于30℃下，浸泡60min；取出后，用超声清洗，再置于0.5g/L二甲胺基硼烷溶液中还原反应30min，得到活化涤纶织物；

其中，离子钯溶液包括0.05g/L的PdCl

(5)表面镀金属：在活化涤纶织物先后镀0.001mm厚的铜、0.001mm厚的镍基软磁合金，得到金属化涤纶织物；

(6)加工成型：将镀有双层金属的金属化涤纶织物通过裁剪、导电胶粘合、焊接等方式，加工成所需形状和尺寸的电磁屏蔽材料。

实施例3

(1)前处理：将涤纶织物置于等体积的2g/L的十二烷基硫酸钠和2g/L的氢氧化钠溶液混合液中，加热至100℃，皂煮20min，超声波清洗；

(2)碱处理：取50g/L氢氧化钠溶液和十二烷基三甲基溴化铵，混合，将前处理后的涤纶织物置于其中，控制温度为80℃，浸泡20min，

(3)改性处理：将涤纶织物置于改性液中，常温下浸泡8min，后于120℃烘干，再加热至160℃热处理3min，得到改性涤纶织物；

其中，改性液包括体积分数为5％的改性剂(纳米银粒子与混合稀土的混合物)和体积分数为1％的渗透剂，余量为水；

(4)活化处理：将改性涤纶织物置于离子钯溶液中，调节pH值为10.5，于50℃下，浸泡10min；取出后，用超声清洗，再置于2g/L二甲胺基硼烷溶液中还原反应10min，得到活化涤纶织物；

其中，离子钯溶液包括0.5g/L的PdCl

(5)表面镀金属：在活化涤纶织物先后镀0.08mm厚的铜、0.05mm厚的镍基软磁合金，得到金属化涤纶织物；

(6)加工成型：将镀有双层金属的金属化涤纶织物通过裁剪、导电胶粘合、焊接等方式，加工成所需形状和尺寸的电磁屏蔽材料。

对比例1

取涤纶织物，先用超声清洗，然后在其表面依次进行镀铜和镀镍基软磁合金，得到镀双层金属的涤纶电磁屏蔽材料。

试验例

样品：实施例1、对比例1

采用上述样品，分别标记为A1和A2，采用振动样品磁强计(VSM)分别对样品材料的磁化率和矫顽力进行测定，检测结果如图1至图2所示，图1为样品VSM化率测试曲线(磁化率单位：Dm/Dh)，图2为样品VSM矫顽力测试曲线(矫顽力单位：emu/g)。由图可知，采用本发明的技术手段制备得到的电磁屏蔽材料在矫顽力相当的情况下，具有明显更强磁导率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。