具有自清洁功能的LLDPE电磁屏蔽膜的制备方法

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽材料，具体涉及可用于全天候户外电子设备的电磁屏蔽膜。

背景技术

随着电子技术的高速发展和无线技术的广泛应用，电磁干扰问题日益突出，不仅直接扰乱电子设备的正常运行及信息产业的有序发展，而且对人类及其它生物体造成严重伤害，甚至引起电磁泄密危害国家安全。

研究并开发高性能的电磁屏蔽材料能有效减少和消除电磁干扰，已成为全球共同关注的课题。除了要求高效的电磁屏蔽能，全天候户外电子设备（信号站）对电磁屏蔽材料提出了新的要求，如防雾防冰性、防腐蚀性、自清洁性等优异性能。

制备出超疏水的表面不仅可以防止空气中酸性介质的渗透，提高材料的耐腐蚀性，也赋予材料自清洁功能。

因此，设计研发超疏水的电磁屏蔽材料对于提高全天候户外设备的安全性和寿命具有重要的现实意义。本发明旨在提供一种简单制备超疏水LLDPE电磁屏蔽膜的方法，同时实现材料的高屏蔽效能和自清洁功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自清洁功能的LLDPE电磁屏蔽膜的制备方法，解决全天候户外电子设备的易腐蚀、表面结冰等问题，有望广泛应用于电子通讯、交通运输、新能源等相关行业。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有自清洁功能的LLDPE电磁屏蔽膜的制备方法，步骤如下：

（1）导电粒子的分散：将导电粒子加入200mL去离子水中，通过超声分散的方法制备分散液A；

（2）真空抽滤：将目数为2000的分子筛放于布氏漏斗内，再将无纺布放于分子筛上，用去离子水进行浸润，将上述分散液A倒入布氏漏斗中进行快速抽滤；

（3）静电喷涂：利用静电喷涂工艺对步骤（2）中抽滤后的无纺布的上表面和下表面喷涂分散液A，干燥后即得导电无纺布；

（4）热压复合：将步骤（3）所得导电无纺布置于两层LLDPE膜中间进行热压复合得到三明治结构的LLDPE复合膜；LLDPE为线性低密度聚乙烯；

（5）热压印：以2000目金属分子筛或冲孔板为模板，通过热压印工艺在LLDPE复合膜表面印制微结构，形成LLDPE电磁屏蔽膜。金属分子筛可替换为表面具有微纳米凸起的硬质模具。

所述步骤（1）中导电粒子为碳纳米管或石墨烯，分散液A中导电粒子的浓度为40－400μg/mL（微克/毫升，本发明中的数值范围均包括两端值），超声的温度为60℃（摄氏度），超声时间为40－60 min（分钟，包括两端值）。

所述步骤（2）中的无纺布为熔喷PP无纺布，无纺布厚度为1mm－5 mm（毫米，包括两端值）；步骤（2）中的抽滤时间为3－6s（秒，包括两端值）。

所述步骤（3）中静电喷涂工艺条件具体是：将20－60mL分散液A装于带有金属针头的注射器内，针头和真空抽滤后的无纺布的距离为7－10cm（厘米，包括两端值），喷涂的速度为20－40μL/min（微升/分钟，包括两端值），电压为15－20V（伏特，包括两端值）；干燥的温度为90℃，干燥时间2h（小时）。

所述步骤（4）中使用的LLDPE膜为挤出吹塑膜或压延膜，膜的厚度为0.2－0.5mm；热压复合的工艺：热压温度为145℃，预热5－8min，热压压力为500 Kg（公斤），热压时间为3min，开模温度为30℃。

所述步骤（5）中热压印的工艺条件为：热压温度为110－115℃，热压压力1000－4000Kg，预热时间5－8 min，热压时间为3－5 min，开模温度为85－95℃。

本发明具有如下的优点：

（1）本发明基于熔喷无纺布三维网络结构、轻质、比表面积大以及多孔结构的特点，利用超声技术、真空抽滤和静电喷涂技术制备导电网络，能够构筑高效的导电网络，降低成本，提高导电性能和电磁屏蔽效能；

（2）本发明创造性地使用金属分子筛作为模板，结合压印工艺，仅需一步法即可在LLDPE复合膜表面形成超疏水微结构，赋予LLDPE电磁屏蔽膜超疏水特性，使LLDPE电磁屏蔽膜具有自清洁功能，同时制造工艺简单、制造过程绿色环保。与现有文献报道的磁控溅射法、刻蚀法、自组装法、溶胶-凝胶法以及静电纺丝法等方法相比，工艺简单，不涉及化学试剂和化学变化，绿色环保，易于工业化和连续化生产。

（3）以通用高分子聚丙烯（无纺布）和聚乙烯（LLDPE膜）为主要原料，不仅成本较低，而且加工条件相对温和；以金属分子筛或者表面有微纳米凸起的硬质模具为模板，模板易得到且可以反复使用；

（4）热压印后的LLDPE电磁屏蔽膜兼具良好的疏水性和电磁屏蔽效能，可以解决全天候户外电子设备的易腐蚀、表面结冰等问题，有望广泛应用于电子通讯、交通运输、新能源等相关行业。

附图说明

图1为实施例1制备得到的具有自清洁功能的LLDPE电磁屏蔽膜的水接触角测试结果；

图2为实施例1制备得到的具有自清洁功能的LLDPE电磁屏蔽膜的屏蔽效能结果。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

本实施例的具有自清洁功能的LLDPE电磁屏蔽膜的制备方法步骤如下：

（1）称取0.016g的多壁碳纳米管作为导电粒子加入200mL去离子水中，在60℃超声分散40min，制备多壁碳纳米管的分散液A；

（2）将2000目的分子筛和厚度为2mm的PP无纺布依次放于布氏漏斗内，用少量去离子水进行浸润后将上述分散液A倒入布氏漏斗进行快速抽滤3s；

（3）将20mL同样浓度的多壁碳纳米管的分散液A（即步骤1中制备的分散液A）装于带有金属针头的注射器内，在15V电压下分别对抽滤后PP无纺布的上表面和下表面进行喷涂，针头和样品距离为7cm，喷涂的速度为40μL/min；喷涂后的PP无纺布置于真空烘箱在90℃下，干燥2h得PP导电无纺布；

（4）将上述PP导电无纺布置于两层厚度均为0.2mm的LLDPE膜（挤出吹塑）中间进行热压复合，热压温度为145℃，预热5min，热压压力为500Kg，热压时间为3min，开模温度为30℃；

（5）以2000目不锈钢分子筛为模板，通过热压印工艺在LLDPE复合膜表面印制微结构，获得具有超疏水性能的电磁屏蔽膜，热压温度为115℃，热压压力4000Kg，预热时间8min，热压时间为5 min，开模温度为90℃。

本实施例制备得到的具有自清洁功能LLDPE电磁屏蔽膜的水接触角测试结果如图1所示。由图可以看到，纯LLDPE膜（图1a）的水接触角为90.36

本实施例制备得到的具有自清洁功能LLDPE电磁屏蔽膜的电磁屏蔽效能测试结果如图2所示。材料的屏蔽效能随着频率的升高而降低，但是在在0-12GHz范围内，材料的屏蔽效能高于15dB，达到商业化的基本要求。可通过调整导电粒子的含量和加工工艺获得更优异的屏蔽效果，以满足屏蔽膜在不同领域应用的要求。

实施例2

（1）称取0.024g的多壁碳纳米管加入200mL去离子水中，在60℃超声分散60min制备碳纳米管的分散液A；

（2）将2000目的分子筛和厚度为2mm的PP无纺布依次放于布氏漏斗内，用少量去离子水进行浸润后将上述分散液A倒入布氏漏斗进行快速抽滤3s；

（3）将20mL同等浓度多壁碳纳米管的分散液A（即步骤1中制备的分散液A）装于带有金属针头的注射器内，在15V电压下分别对抽滤后PP无纺布的上、下表面进行喷涂，针头和样品距离为7cm，喷涂的速度为40μL/min；喷涂后的PP无纺布置于真空烘箱在90℃下，干燥2h得PP导电无纺布；

（4）将上述PP导电无纺布置于两层厚度均为0.2mm的LLDPE膜（挤出吹塑）中间进行热压复合，热压温度为145℃，预热5 min，热压压力为500Kg，热压时间为3min，开模温度为30℃；

（5）以不锈钢分子筛为模板，通过热压印工艺在LLDPE复合膜表面印制微结构，获得具有超疏水性能的电磁屏蔽膜，热压温度为115℃，热压压力4000Kg，预热时间8 min，热压时间为5 min，开模温度为90℃。

实施例3

（1）称取0.008g的石墨烯加入200mL去离子水中，在60℃超声分散60min制备碳纳米管的分散液A；

（2）将2000目的分子筛和厚度为2mm的PP无纺布依次放于布氏漏斗内，用少量去离子水进行浸润后将上述分散液A倒入布氏漏斗进行快速抽滤3s；

（3）将20mL同等浓度多壁碳纳米管的分散液A（即步骤1中制备的分散液A）装于带有金属针头的注射器内，在15V电压下分别对抽滤后PP无纺布的上、下表面进行喷涂，针头和样品距离为7cm，喷涂的速度为40μL/min；喷涂后的PP无纺布置于真空烘箱在90℃下，干燥2h得PP导电无纺布；

（4）将上述PP导电无纺布置于两层厚度均为0.5mm的LLDPE膜（挤出吹塑）中间进行热压复合，热压温度为145℃，预热5 min，热压压力为500Kg，热压时间为3min，开模温度为30℃；

（5）以不锈钢分子筛为模板，通过热压印工艺在LLDPE复合膜表面印制微结构，获得具有超疏水性能的电磁屏蔽膜，热压温度为110℃，热压压力4000Kg，预热时间8 min，热压时间为5 min，开模温度为90℃。

实施例4

（1）称取0.032g的多壁碳纳米管加入200mL去离子水中，在60℃超声分散40min制备碳纳米管的分散液A；

（2）将2000目的分子筛和厚度为5mm的PP无纺布依次放于布氏漏斗内，用少量去离子水进行浸润后将上述分散液A倒入布氏漏斗进行快速抽滤3s；

（3）将60mL同等浓度多壁碳纳米管的分散液A（即步骤1中制备的分散液A）装于带有金属针头的注射器内，在15V电压下分别对抽滤后PP无纺布的上表面和下表面进行喷涂，针头和样品距离为7cm，喷涂的速度为40μL/min；喷涂后的PP无纺布置于真空烘箱在90℃下，干燥2h得PP导电无纺布；

（4）将上述PP导电无纺布置于两层厚度均为0.2mm的LLDPE膜（挤出吹塑）中间进行热压复合，热压温度为145℃，预热5 min，热压压力为500Kg，热压时间为3min，开模温度为30℃；

（5）以表面具有微米结构或纳米结构的冲孔板为模板，通过热压印工艺在LLDPE复合膜表面印制微结构，获得具有超疏水性能的电磁屏蔽膜，热压温度为115℃，热压压力4000Kg，预热时间8 min，热压时间为5 min，开模温度为85℃。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。