一种改性石墨烯/聚苯胺/硅树脂（MGP/PANI/Silicone）复合涂层及制备方法

技术领域

本发明属于防护材料领域，涉及一种改性石墨烯/聚苯胺/硅树脂(MGP/PANI/Silicone)复合涂层及制备方法。

背景技术

电磁场的屏蔽主要利用屏蔽体对电磁波的反射、吸收和多重反射效应，实现对电磁场的削弱。聚苯胺(PANI)，作为一种导电高分子化合物，具有特殊的电学和光学性质。聚苯胺的电活性源于分子链中的P电子共轭结构：随分子链中P电子体系的扩大，P成键态和P*反键态分别形成价带和导带，这种非定域的P电子共轭结构经掺杂可形成P型和N型导电态。经一定处理后，可制得各种具有特殊功能的设备和材料，如可作为防静电和电磁屏蔽材料用，但聚苯胺存在机械强度不足等缺点。

石墨烯作为一种新型碳材料，具有电导率高，介电常数大，电磁能量的介电损耗大等特点，此外石墨烯的弹性模量可达1100GPa，断裂强度可达130GPa，具有优异的机械性能，更为重要的是石墨烯易与其他材料进行复合，具有高度的可加工性。

专利号为CN114292590A的发明专利公开了一种氧化石墨烯改性有机硅树脂涂料及其制备方法与应用，本发明与其在材料的选择上、制备方法和复合涂层材料的应用技术领域存在不同，本发明采用的为改性还原氧化石墨烯和聚苯胺协同应用，以有机硅树脂作为粘结剂，主要用于电磁屏蔽材料应用。

专利号为CN101987908A的发明专利公开了一种石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，本发明与其在材料的选择上、制备方法和复合涂层材料的应用技术领域存在不同，本发明采用的为改性还原氧化石墨烯和聚苯胺协同应用，以有机硅树脂作为粘结剂，主要用于电磁屏蔽材料应用。

发明内容

将改性石墨烯MGP与聚苯胺PANI材料协同应用，一方面，这种有效的MGP/PANI异质界面之间存在较强的键合作用，提升了PANI材料的机械性能，另一方面，这种异质结构增加了对电磁波的多重反射效应，从而MGP/PANI复合涂层具备更加优异的电磁屏蔽性能，此外，以耐热性、耐腐蚀好的有机硅树脂作为粘结剂，最终通过不同材料间的优势互补，得到一种具有优异电磁屏蔽效能和机械强度的电磁屏蔽涂层材料。

一种改性石墨烯/聚苯胺/硅树脂(MGP/PANI/Silicone)复合涂层，其制备方法是将改性后的石墨烯和聚苯胺引入到有机硅树脂中。

一种电磁屏蔽改性石墨烯复合涂层的制备方法按以下步骤进行：

一、准备高品质的还原氧化石墨烯，要求所用的还原氧化石墨烯在微米级别尺度由石墨烯片层组成，并能够能够实现片层的充分剥离；

二、在N

三、将改性还原氧化石墨烯粉末和聚苯胺按照一定的质量分数加入到烧杯中，进行超声分散，超声波频率为53KHz，槽内温度为室温，分散时间10-20min，将硅树脂倒入分散后的烧杯中，使用搅拌器及金属搅拌桨对漆料进行搅拌分散，搅拌速率为800±50rpm/min，搅拌时间4h。

四、涂覆前加入固化剂，并用玻璃棒搅拌不少于5min。固化剂用量为每100克树脂加入固化剂1-10g(允许偏差±1.0g)，加完固化剂的漆料应2h使用完毕，涂覆的基体为表面洁净的金属板。

优选地，步骤二中，所述的胺类有机分子为乙二胺，二乙烯三胺的一种。

优选地，步骤二中，所述的Li与胺类有机分子的质量比为1：1.5-2.5。

优选地，步骤二中，所述的加入的还原氧化石墨烯与步骤二所得到的溶液的质量比为1mg：1mL。

优选地，步骤三中，所述的改性还原氧化石墨烯粉末和聚苯胺按照一定的质量分数加入到烧杯中，改性还原氧化石墨烯和聚苯胺的质量比为1:(2-4)。

优选地，步骤三中，所述的改性还原氧化石墨烯粉末和聚苯胺与有机硅树脂的质量比为1：(9-50)。

优选地，步骤四中，所述的固化剂为异氰酸酯固化剂。

优选地，步骤四中，所述的涂覆工艺为刷涂或滚涂。

优选地，步骤四中，所述的金属板为表面洁净的铝合金、镁合金或者钢板的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种电磁屏蔽改性石墨烯复合涂层的制备方法，制备工艺及流程简单，且涂层具有较高的硬度及模量，并且具有更加优异的电磁屏蔽性能。

下面将结合具体实例对上述有益效果进行说明。

附图说明

图1是高品质的还原氧化石墨烯的微观结构图；

图2是改性石墨烯/聚苯胺/硅树脂(MGP/PANI/Silicone)复合涂层。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的内容，下面将结合具体实施案例来进一步阐述本发明。以下实施例以本发明的技术为基础实施，结合了详细的实施方式和操作步骤，但本发明的保护范围不限于下述实施例。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。

实施例1：

(1)称取高品质的还原氧化石墨烯80mg，并对其微观结构进行观察，检查其微观片层结构是否剥离完全，即石墨烯片层堆叠层数，经观察，本次采用的还原氧化石墨烯被剥离为1层或多层(2-4层)，片层轮廓清晰可见，其片层直径约在20-30μm范围之内(图1)，表明该石墨烯满足后续需求。

(2)在N

(3)称取1.5g改性还原氧化石墨烯粉末和3g聚苯胺加入到烧杯中，进行超声分散，超声波频率为53KHz，槽内温度为室温，分散时间10min，将50g甲基苯基聚硅氧树脂倒入分散后的烧杯中，使用搅拌器及金属搅拌桨对漆料进行搅拌分散，搅拌速率为800±50rpm/min，搅拌时间4h。

(4)涂覆前加入4g异氰酸酯固化剂，并用玻璃棒搅拌10min。后将制备好的改性石墨烯复合材料采用GB/T 1727-1992中的漆膜刮涂法制备漆膜，涂敷基体为1060Al，膜厚200μm，后在温度为120℃的鼓风干燥箱中固化30分钟后，得到表面平整，分布均匀的涂层样板(图2)。

(5)对制得的涂层进行硬度和模量的测量，结果表明，本发明制备的涂层的模量为4.82GPa；硬度为195MPa，制备的复合涂层具有良好的机械强度。对复合涂层的电磁屏蔽效果测试表明，在X波段，电磁屏蔽测试效果达32.3dB，具备优异的电磁屏蔽效能。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。