一种轻质碳基电磁屏蔽涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种轻质碳基电磁屏蔽涂料及其制备方法 (Light carbon-based electromagnetic shielding coating and preparation method thereof ) 是由 罗振涛 王才良 何惊华 王浩继 龙昌 丁铁伢 刘柳 韦芳 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种轻质碳基电磁屏蔽涂料及其制备方法,包括如下重量百分比的组分：电磁屏蔽填料：10%-25%,电磁屏蔽填料分散剂：2%-5%,聚氨酯改性环氧树脂：28%-40%,固化剂：4%-8%,稀料：25%-35%,助剂：2%-5%；其中电磁屏蔽填料包括三维石墨烯和镀镍碳纳米管中的一种或两种。本发明在碳基电磁屏蔽涂料的基础上,引入金属Ni,构筑Ni/C多元复合电磁屏蔽填料,达到保持金属系电磁屏蔽涂料较高的屏蔽效能且能够降低涂层密度的目的。此外,在Ni/C多元复合电磁屏蔽填料中引入三维石墨烯,进一步降低了涂层的面密度,而且借助三维石墨烯的分散作用,促进了镀镍碳纳米管在树脂体系中的均匀分散,显著提升了其导电性和涂层的电磁屏蔽性能。(The invention provides a light carbon-based electromagnetic shielding coating and a preparation method thereof, wherein the light carbon-based electromagnetic shielding coating comprises the following components in percentage by weight: electromagnetic shielding filler: 10% -25%, electromagnetic shielding filler dispersant: 2% -5%, polyurethane modified epoxy resin: 28% -40%, curing agent: 4% -8%, diluent: 25% -35%, auxiliary agent: 2% -5%; the electromagnetic shielding filler comprises one or two of three-dimensional graphene and nickel-plated carbon nanotubes. On the basis of the carbon-based electromagnetic shielding coating, the invention introduces metal Ni to construct Ni/C multi-element composite electromagnetic shielding filler, thereby achieving the purposes of keeping higher shielding efficiency of the metal electromagnetic shielding coating and reducing the density of the coating. In addition, the three-dimensional graphene is introduced into the Ni/C multi-element composite electromagnetic shielding filler, so that the surface density of the coating is further reduced, the uniform dispersion of the nickel-plated carbon nano tube in a resin system is promoted by virtue of the dispersion effect of the three-dimensional graphene, and the conductivity and the electromagnetic shielding performance of the coating are remarkably improved.)
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及电磁屏蔽涂料，具体为轻质碳基电磁屏蔽涂料及其制备方法。
背景技术
电子信息技术的迅猛发展使得各种无线通讯设备的使用数量急剧增加，并且电子设备的使用频率也大幅提升。它们在给人们生产、生活带来便利的同时也产生了大量的电磁辐射。目前电磁辐射已被世界卫生组织列为第四大污染源，它不但会对人类的健康产生不可逆的影响，也会对电子设备相互之间的正常运行造成干扰。日趋恶化的电磁环境引起了各国的广泛关注，无论是民用还是军事领域，制备出性能优异的电磁屏蔽材料都显得十分重要。
电磁干扰是指运行中的电子电气设备所发射的电磁信号扰乱了周围其他电气设备的正常运行，并且会对周围生物体造成一定的辐射损伤。而电磁屏蔽(EMI)则是指为了避免电磁干扰，保证各电子器件之间良好的电磁兼容性，采用某些导电或磁性材料将电磁波能量限定在特定空间内或者将电磁辐射量控制在某一规定范围内，从而保证电子设备既具有一定的抵抗外来电磁干扰的能力，又不过多向外辐射电磁波能量。
传统的电磁屏蔽材料主要是铜、铁等金属片材或金属罩，金属材料能够将磁通量聚集在材料表面从而阻止电磁波的透射。然而，这些材料质量大、易腐蚀、屏蔽效能的调节范围有限，且其使用温度往往会受到居里温度的限制，无法在高温环境下使用。此外，金属材料的屏蔽机理以反射为主，电磁波污染并未消除。因此，需要制备出一种质量轻、厚度薄、环境耐受性好、力学性能优异的电磁屏蔽且兼具吸波性能的新型材料。
目前，越来越多的研究侧重于对聚合物基电磁屏蔽复合材料及电磁屏蔽涂层的研究。聚合物基体材料对电磁波几乎没有损耗和反射，通过在其中填充导电填料来达到屏蔽电磁波的目的。常用的导电填料有三类，一种是金属填料、金属纤维或者金属纳米粒子；一种是导电聚合物；另外一种是碳系填料。相比之下，碳系填料是目前为止应用最为广泛、研究最多、发展最快的一类导电填料。
常见的碳系屏蔽及吸波填料包括炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等。其中，石墨烯作为各类碳材料的组成单元，具有密度小、电子迁移率高、导热导电性能好、耐腐蚀耐高温性能优异、力学性能良好等特点，在吸波、电磁屏蔽、导热、导电、储能等众多领域被广泛研究和应用。但是，石墨烯在树脂中填充达到一定浓度后，片层中存在的范德华力使得石墨烯易于团聚堆叠，导致其比表面积大幅度降低，在很大程度上影响了涂层的电磁屏蔽性能。因此，怎样解决石墨烯在树脂基体中的团聚成为碳基电磁屏蔽涂层发展的一大挑战。
发明内容
本发明提供一种轻质碳基电磁屏蔽涂料及其制备方法，能够解决现有电磁屏蔽材料厚度大、密度高、耐温耐蚀性能差、屏蔽效能低等技术问题。
本发明的技术方案是，一种轻质碳基电磁屏蔽涂料，包括如下重量百分比的组分：电磁屏蔽填料：10％-25％，电磁屏蔽填料分散剂：2％-5％，聚氨酯改性环氧树脂：28％-40％，固化剂：4％-8％，稀料：25％-35％，助剂：2％-5％；其中电磁屏蔽填料包括三维石墨烯和镀镍碳纳米管中的一种或两种。
进一步地，所述电磁屏蔽填料分散剂为DS-172、AKN-2076、SY-2076、AD8301中的一种或多种。
进一步地，所述的聚氨酯改性环氧树脂包括EPU-301、EPU-303、EPU-133L中的一种或多种。
进一步地，所述的固化剂包括T-31、MH-112、NX-2040中的一种或多种。
进一步地，所述的稀料包括乙酸丁酯、环己酮、乙酸乙酯、二甲苯中的一种或多种。
进一步地，所述的助剂包括流平剂和消泡剂。
进一步地，三维石墨烯以石墨烯为原料，采用溶胶凝胶法制备得到，制备步骤为：
1)石墨烯预处理：在N2保护下将石墨烯在800℃以上热处理15～25min；
2)三维石墨烯水凝胶制备：将预处理后的石墨烯加水制成溶液，然后向其中加入维生素C，溶解后继续搅拌均匀，再进行超声分散，制备的溶液在60～80℃烘箱中反应3-4小时，得三维石墨烯水凝胶；
3)三维石墨烯制备：将经蒸馏水洗涤后的三维石墨烯水凝胶进行冷冻处理，再将其放入冷冻干燥机里进行冷冻干燥，最后将冷冻干燥后的石墨烯气凝胶于1150～1250℃的Ar2气氛中热处理2小时以上，即得三维石墨烯。
进一步地，所述镀镍碳纳米管采用化学镀覆工艺在碳纳米管外壁镀覆金属镍得到，制备步骤为：
1)碳纳米管预处理：在N2保护下将碳纳米管放置于800℃以上热处理15～25min；
2)碳纳米管表面敏化与活化：将预处理后的碳纳米管放入由氯化亚锡与稀盐酸构成的混合溶液中搅拌进行敏化，后将碳纳米管过滤后用去离子水洗净，再放入氯化钯与稀盐酸构成的混合溶液中搅拌进行活化处理；
3)碳纳米管镀镍：将经过敏化与活化处理后的碳纳米管放入70～90℃的硫酸镍与磷酸氢钠溶液中进行化学镀镍，并不断滴加氨水控制溶液pH值在7.8±0.2，过滤、洗涤、烘干，即得到镀镍碳纳米管。
本发明还涉及所述的轻质碳基电磁屏蔽涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将经过干燥处理的聚氨酯改性环氧树脂用稀料溶解，然后变搅拌边加入电磁屏蔽填料、电磁屏蔽填料分散剂以及助剂，分散均匀得到电磁屏蔽填料分散液；若电磁屏蔽填料为多种，分别配制电磁屏蔽填料分散液；
S2、将电磁屏蔽填料分散液混合均匀，加入固化剂，搅拌均匀即得轻质碳基电磁屏蔽涂料。
进一步地，S1中各原料混合制备电磁屏蔽填料分散液时，在500-600r/min的搅拌速度下分散15-20分钟，S2中，加入固化剂后搅拌时间为20-30分钟。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明在碳基电磁屏蔽涂料的基础上，引入金属Ni，构筑Ni/C多元复合电磁屏蔽填料，达到保持金属系电磁屏蔽涂料较高的屏蔽效能且能够降低涂层密度的目的。此外，在Ni/C多元复合电磁屏蔽填料中引入三维石墨烯，不仅进一步降低了涂层的面密度，而且借助三维石墨烯的分散作用，促进了镀镍碳纳米管在树脂体系中的均匀分散，两者在树脂基体中形成了高效的电磁传输双重网络通道，显著提升了其导电性和涂层的电磁屏蔽性能。
2、本发明在制备三维石墨烯时，首先对其进行热处理，降低石墨烯表面有机基团的含量，提升电导率，并提升其表面活化程度；然后通过溶胶凝胶法制备三维石墨烯，解决了二维石墨烯会因范德华力导致其出现严重的团聚现象的技术难题，提升了涂层的电磁屏蔽性能。
3、本发明采用化学镀覆工艺在碳纳米管外壁成功镀覆了金属镍，使得碳纳米管在分散及喷涂的过程中具有一定的取向性，提升了涂层的电性能。
4、本发明所制备的轻质碳基电磁屏蔽涂料兼具金属系电磁屏蔽涂料屏蔽效能高的优势以及碳基电磁屏蔽涂料质轻、耐环境性能强的特点。当涂层厚度为0.05mm时，其面密度小于50g/m2，而电磁屏蔽效能(8GHz～12GHz)却超过80dB，远远满足商业电磁屏蔽材料的要求。该电磁屏蔽涂料适用于民用领域和军用领域，可有效提升武器装备的电磁防护能力，以及减少现代智能化家电的电磁辐射，实现屏蔽涂料在军事装备和智能化家用电器等方面的广泛应用。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
实施例1：一种轻质碳基电磁屏蔽涂料，包括以下重量百分比原料：
电磁屏蔽填料：15％、电磁屏蔽填料分散剂：4％、聚氨酯改性环氧树脂：35％、固化剂：6％、稀料35％、助剂：5％。
具体地，本实施例中，电磁屏蔽填料为三维石墨烯和镀镍碳纳米管两种，其中三维石墨烯占比为10％、镀镍碳纳米管占比为5％，电磁屏蔽填料分散剂为AD8301，聚氨酯改性环氧树脂为EPU-301，固化剂为NX-2040与MH-112，其中NX-2040占比为4％、MH-112占比为2％，稀料为比例为3:3:1的二甲苯、环己酮、乙酸丁酯混合溶剂，助剂包括流平剂和消泡剂两种，其中流平剂为DN-2867、消泡剂为BYK-410。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种轻质碳基电磁屏蔽涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：石墨烯预处理：在N2保护下将石墨烯放置于800℃加热箱内热处理20分钟，降低石墨烯表面有机基团的含量，提升电导率，并提升其表面活化程度。
S2、三维石墨烯水凝胶制备：将预处理后的石墨烯加水制备成5g/L的溶液，向其中加入维生素C，溶解后继续搅拌60分钟，再在40℃条件下经超声分散30分钟。将分散后的溶液放入70℃的烘箱中反应3小时，即可制得三维石墨烯水凝胶。
S3、三维石墨烯制备：将经蒸馏水洗涤后的三维石墨烯水凝胶进行冷冻处理12h，再将其放入冷冻干燥机里进行冷冻干燥，最后将冷冻干燥后的石墨烯气凝胶于1200℃的Ar2气氛中热处理2小时，即得三维石墨烯。
S4、三维石墨烯分散液制备：将经过干燥处理的部分EPU-301型聚氨酯改性环氧树脂溶解于二甲苯、环己酮、乙酸丁酯按3：3：1的比例组成的稀料中，调节适宜搅拌速度，边搅拌边加入制备好的三维石墨烯、部分AD8301型电磁屏蔽填料分散剂以及部分DN-2867型流平剂、BYK-410型消泡剂助剂，加入完毕后在固定搅拌速度下继续分散20分钟，即得三维石墨烯分散液。
S5、碳纳米管预处理：在N2保护下将碳纳米管放置于800℃加热箱内热处理20分钟。
S6、碳纳米管表面敏化与活化：将预处理后的碳纳米管放入由氯化亚锡(SnCl2·2H2O)与稀盐酸(HCl)构成的混合溶液中缓慢搅拌15分钟进行敏化。将碳纳米管过滤后用去离子水洗净，再放入氯化钯(PdCl2)与稀盐酸构成的混合溶液中缓慢搅拌20分钟进行活化处理。
S7、碳纳米管镀镍：将经过敏化与活化处理后的碳纳米管放入80℃的硫酸镍(NiSO4·6H2O)与磷酸氢钠(NaH2PO2·H2O)溶液中进行化学镀镍，并不断滴加氨水(NH3·H2O)控制溶液PH值在8.0，过滤、洗涤、烘干，即得镀镍碳纳米管。
S8、镀镍碳纳米管分散液制备：将经过干燥处理的部分EPU-301型聚氨酯改性环氧树脂溶解于二甲苯、环己酮、乙酸丁酯按3：3：1的比例组成的稀料中，调节适宜搅拌速度，边搅拌边加入制备好的镀镍碳纳米管、部分AD8301型电磁屏蔽填料分散剂以及部分DN-2867型流平剂、BYK-410型消泡剂助剂，加入完毕后在固定搅拌速度下继续分散20分钟，即得镀镍碳纳米管烯分散液。
S9、电磁屏蔽涂料制备：将分散均匀的三维石墨烯分散液与镀镍碳纳米管分散液进行混合与搅拌，并在其中按比例加入NX-2040型与MH-112型固化剂，最后再搅拌15分钟即得本发明所制备的轻质碳基电磁屏蔽涂料。
实施例2一种轻质碳基电磁屏蔽涂料，包括以下重量百分比原料：
电磁屏蔽填料：20％、电磁屏蔽填料分散剂：3％、聚氨酯改性环氧树脂：34％、固化剂：6％、稀料33％、助剂：4％。
本申请实施例中，电磁屏蔽填料为三维石墨烯和镀镍碳纳米管两种，其中三维石墨烯占比为5％、镀镍碳纳米管占比为15％，电磁屏蔽填料分散剂为SY-2076，聚氨酯改性环氧树脂为EPU-301，固化剂为NX-2040与MH-112，其中NX-2040占比为4％、MH-112占比为2％，稀料为比例为4:1:1的二甲苯、环己酮、乙酸丁酯混合溶剂，助剂包括流平剂和消泡剂两种，其中流平剂为BYK-333、消泡剂为BYK-410。
基于同一发明构思，本实施例还提供了一种轻质碳基电磁屏蔽涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：石墨烯预处理：在N2保护下将石墨烯放置于820℃加热箱内热处理15分钟，降低石墨烯表面有机基团的含量，提升电导率，并提升其表面活化程度。
S2、三维石墨烯水凝胶制备：将预处理后的石墨烯制备成5g/L的溶液，向其中加入维生素C，溶解后继续搅拌50分钟，再在35℃条件下经超声分散30分钟。将分散后的溶液放入80℃的烘箱中反应3.5小时，即得三维石墨烯水凝胶。
S3、三维石墨烯制备：将经蒸馏水洗涤后的三维石墨烯水凝胶进行冷冻处理12h，再将其放入冷冻干燥机里进行冷冻干燥，最后将冷冻干燥后的石墨烯气凝胶于1150℃的Ar2气氛中热处理2.5小时，即得三维石墨烯。
S4、三维石墨烯分散液制备：将经过干燥处理的部分EPU-301型聚氨酯改性环氧树脂溶解于二甲苯、环己酮、乙酸丁酯按4:1:1的比例组成的稀料中，调节适宜搅拌速度，边搅拌边加入制备好的三维石墨烯、部分SY-2076型电磁屏蔽填料分散剂以及部分BYK-333型流平剂、BYK-410型消泡剂等助剂，加入完毕后在固定搅拌速度下继续分散20分钟，即得三维石墨烯分散液。
S5、碳纳米管预处理：在N2保护下将碳纳米管放置于800℃加热箱内热处理20分钟。
S6、碳纳米管表面敏化与活化：将预处理后的碳纳米管放入由氯化亚锡(SnCl2·2H2O)与稀盐酸(HCl)构成的混合溶液中缓慢搅拌20分钟进行敏化。将碳纳米管过滤后用去离子水洗净，再放入氯化钯(PdCl2)与稀盐酸构成的混合溶液中缓慢搅拌15分钟进行活化处理。
S7、碳纳米管镀镍：将经过敏化与活化处理后的碳纳米管放入85℃的硫酸镍(NiSO4·6H2O)与磷酸氢钠(NaH2PO2·H2O)溶液中进行化学镀镍，并不断滴加氨水(NH3·H2O)控制溶液PH值在8.2过滤、洗涤、烘干，即得镀镍碳纳米管。
S8、镀镍碳纳米管分散液制备：将经过干燥处理的部分EPU-301型聚氨酯改性环氧树脂溶解于二甲苯、环己酮、乙酸丁酯按4:1:1的比例组成的稀料中，调节适宜搅拌速度，边搅拌边加入制备好的镀镍碳纳米管、部分SY-2076型电磁屏蔽填料分散剂以及部分BYK-333型流平剂、BYK-410型消泡剂等助剂，加入完毕后在固定搅拌速度下继续分散20分钟，即得镀镍碳纳米管烯分散液。
S9、电磁屏蔽涂料制备：将分散均匀的三维石墨烯分散液与镀镍碳纳米管分散液进行混合与搅拌，并在其中按比例加入NX-2040型与MH-112型固化剂，最后再搅拌15分钟即得本发明所制备的轻质碳基电磁屏蔽涂料。
实施例3一种轻质碳基电磁屏蔽涂料，包括以下重量百分比原料：
电磁屏蔽填料：25％、电磁屏蔽填料分散剂：4％、聚氨酯改性环氧树脂：28％、固化剂：4％、稀料35％、助剂：4％。
本申请实施例中，电磁屏蔽填料为三维石墨烯和镀镍碳纳米管两种，其中三维石墨烯占比为10％、镀镍碳纳米管占比为15％，电磁屏蔽填料分散剂为SY-2076，聚氨酯改性环氧树脂为EPU-133L，固化剂为NX-2040与MH-112，其中NX-2040占比为2％、MH-112占比为2％，稀料为比例为3:3:1的二甲苯、环己酮、乙酸丁酯混合溶剂，助剂包括流平剂和消泡剂两种，其中流平剂为BYK-333、消泡剂为BYK-410。
本申请实施例还提供了一种轻质碳基电磁屏蔽涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：石墨烯预处理：在N2保护下将石墨烯放置于800℃加热箱内热处理20分钟，降低石墨烯表面有机基团的含量，提升电导率，并提升其表面活化程度。
S2、三维石墨烯水凝胶制备：将预处理后的石墨烯制备成5g/L的溶液，向其中加入维生素C，溶解后继续搅拌60分钟，再在40℃条件下经超声分散30分钟。将分散后的溶液放入70℃的烘箱中反应3.5小时，即可制得三维石墨烯水凝胶。
S3、三维石墨烯制备：将经蒸馏水洗涤后的三维石墨烯水凝胶进行冷冻处理12h，再将其放入冷冻干燥机里进行冷冻干燥，最后将冷冻干燥后的石墨烯气凝胶于1200℃的Ar2气氛中热处理2小时，即得三维石墨烯。
S4、三维石墨烯分散液制备：将经过干燥处理的部分EPU-133L型聚氨酯改性环氧树脂溶解于二甲苯、环己酮、乙酸丁酯按3：3：1的比例组成的稀料中，调节适宜搅拌速度，边搅拌边加入制备好的三维石墨烯、部分SY-2076型电磁屏蔽填料分散剂以及部分BYK-333型流平剂、BYK-410型消泡剂等助剂，加入完毕后在固定搅拌速度下继续分散20分钟，即得三维石墨烯分散液。
S5、碳纳米管预处理：在N2保护下将碳纳米管放置于800℃加热箱内热处理20分钟。
S6、碳纳米管表面敏化与活化：将预处理后的碳纳米管放入由氯化亚锡(SnCl2·2H2O)与稀盐酸(HCl)构成的混合溶液中缓慢搅拌15分钟进行敏化。将碳纳米管过滤后用去离子水洗净，再放入氯化钯(PdCl2)与稀盐酸构成的混合溶液中缓慢搅拌20分钟进行活化处理。
S7、碳纳米管镀镍：将经过敏化与活化处理后的碳纳米管放入80℃的硫酸镍(NiSO4·6H2O)与磷酸氢钠(NaH2PO2·H2O)溶液中进行化学镀镍，并不断滴加氨水(NH3·H2O)控制溶液PH值在8.0，过滤、洗涤、烘干，即得镀镍碳纳米管。
S8、镀镍碳纳米管分散液制备：将经过干燥处理的部分EPU-133L型聚氨酯改性环氧树脂溶解于二甲苯、环己酮、乙酸丁酯按3：3：1的比例组成的稀料中，调节适宜搅拌速度，边搅拌边加入制备好的镀镍碳纳米管、部分SY-2076型电磁屏蔽填料分散剂以及部分BYK-333型流平剂、BYK-410型消泡剂等助剂，加入完毕后在固定搅拌速度下继续分散20分钟，即得镀镍碳纳米管烯分散液。
S9、电磁屏蔽涂料制备：将分散均匀的三维石墨烯分散液与镀镍碳纳米管分散液进行混合与搅拌，并在其中按比例加入NX-2040型与MH-112型固化剂，最后再搅拌15分钟即得本发明所制备的轻质碳基电磁屏蔽涂料。
对比实施例1
一种轻质碳基电磁屏蔽涂料，包括以下重量百分比原料：
电磁屏蔽填料：10％、电磁屏蔽填料分散剂：4％、聚氨酯改性环氧树脂：40％、固化剂：8％、稀料：33％、助剂：5％。
本实施例中，电磁屏蔽填料为三维石墨烯，电磁屏蔽填料分散剂为DS-172，聚氨酯改性环氧树脂为EPU-301，固化剂为NX-2040，稀料为比例为4:3的二甲苯、环己酮混合溶剂，助剂包括流平剂和消泡剂两种，其中流平剂为DN-2867、消泡剂为BYK-410。
本申请实施例还提供了一种轻质碳基电磁屏蔽涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1：石墨烯预处理：在N2保护下将石墨烯放置于800℃加热箱内热处理20分钟，降低石墨烯表面有机基团的含量，提升电导率，并提升其表面活化程度。
S2、三维石墨烯水凝胶制备：将预处理后的石墨烯制备成5g/L的溶液，向其中加入维生素C，溶解后继续搅拌60分钟，再在40℃条件下经超声分散30分钟。将分散后的溶液放入70℃的烘箱中反应3小时，即可制得三维石墨烯水凝胶。
S3、三维石墨烯制备：将经蒸馏水洗涤后的三维石墨烯水凝胶进行冷冻处理12h，再将其放入冷冻干燥机里进行冷冻干燥，最后将冷冻干燥后的石墨烯气凝胶于1200℃的Ar2气氛中热处理2小时，即得三维石墨烯。
S4、三维石墨烯分散液制备：将经过干燥处理的EPU-301型聚氨酯改性环氧树脂溶解于二甲苯、环己酮按4:3的的比例组成的稀料中，调节适宜搅拌速度，边搅拌边加入制备好的三维石墨烯、DS-172型电磁屏蔽填料分散剂以及DN-2867型流平剂、BYK-410型消泡剂等助剂，加入完毕后在固定搅拌速度下继续分散20分钟，即得三维石墨烯分散液。
S5、电磁屏蔽涂料制备：将NX-2040型固化剂加入分散均匀的三维石墨烯分散液中，搅拌15分钟即得本发明所制备的轻质碳基电磁屏蔽涂料。
对比实施例2
一种轻质碳基电磁屏蔽涂料，包括以下重量百分比原料：
电磁屏蔽填料：15％、电磁屏蔽填料分散剂：3％、聚氨酯改性环氧树脂：40％、固化剂：8％、稀料：30％、助剂：4％。
本实施例中，电磁屏蔽填料为镀镍碳纳米管，电磁屏蔽填料分散剂为DS-172，聚氨酯改性环氧树脂为EPU-303，固化剂为NX-2040，稀料为比例为3:3:1的二甲苯、环己酮、乙酸丁酯混合溶剂，助剂包括流平剂和消泡剂两种，其中流平剂为BYK-333、消泡剂为BYK-410。
本实施例还提供了一种轻质碳基电磁屏蔽涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、碳纳米管预处理：在N2保护下将碳纳米管放置于800℃加热箱内热处理20分钟。
S2、碳纳米管表面敏化与活化：将预处理后的碳纳米管放入由氯化亚锡(SnCl2·2H2O)与稀盐酸(HCl)构成的混合溶液中缓慢搅拌15分钟进行敏化。将碳纳米管过滤后用去离子水洗净，再放入氯化钯(PdCl2)与稀盐酸构成的混合溶液中缓慢搅拌20分钟进行活化处理。
S3、碳纳米管镀镍：将经过敏化与活化处理后的碳纳米管放入80℃的硫酸镍(NiSO4·6H2O)与磷酸氢钠(NaH2PO2·H2O)溶液中进行化学镀镍，并不断滴加氨水(NH3·H2O)控制溶液PH值在7.8，过滤、洗涤、烘干，即得镀镍碳纳米管。
S4、镀镍碳纳米管分散液制备：将经过干燥处理的EPU-303型聚氨酯改性环氧树脂溶解于二甲苯、环己酮、乙酸丁酯按3：3：1的比例组成的稀料中，调节适宜搅拌速度，边搅拌边加入制备好的镀镍碳纳米管、DS-172型电磁屏蔽填料分散剂以及BYK-333型流平剂、BYK-410型消泡剂等助剂，加入完毕后在固定搅拌速度下继续分散20分钟，即得镀镍碳纳米管烯分散液。
S5、电磁屏蔽涂料制备：将NX-2040型固化剂加入分散均匀的镀镍碳纳米管分散液中，搅拌15分钟即得本发明所制备的轻质碳基电磁屏蔽涂料。
分别测试实施例1～3与对比实施例1～2制备得到的轻质多元电磁屏蔽涂层的厚度、面密度、屏蔽效能以及电导率等性能，结果如下表1所示。实施例1～3与对比实施例1～2所采用的测试方法如下：
(1)涂层面密度测试方式：
称量基材板质量，记为M1，面积记为S，在基材板上喷涂吸波涂料且固化后，称量质量记为M2，吸波涂层面密度按如下公式计算。
(2)涂层屏蔽效能测试方式：
采用NA7500型矢量网络分析仪，按照ASTM D4935-10测试标准对涂层屏蔽效能进行测试。
(3)涂层电导率测试方式：
将样品于室温下放置一段时间后，采用四探针法测试涂层的电导率，四根探针间距为1mm，平行测试6次，取平均值。
表1不同实施例与对比实施例制备得到的屏蔽涂层的性能测试结果
从上表1中可以看出，通过本发明所制备的轻质碳基电磁屏蔽涂层具有很低的面密度，同时具备优异的屏蔽效能与电导率。当涂层厚度为0.05mm时，涂层面密度小于50g·m-2，8GHz～12GHz的电磁屏蔽效能可达80dB以上，电导率近20S/cm。相比之下，金属层的引入极大的提升了碳基材料的电导率，从对比实施例1和对比实施例2中可以看出，镀镍碳纳米管的电导率明显优于三维石墨烯。将三维石墨烯引入镀镍碳纳米管分散液中，一方面，借助三维石墨烯的分散作用，促进了镀镍碳纳米管在树脂体系中的均匀分散，两者在树脂基体中形成了高效的电磁传输双重网络通道，显著提升了其导电性和涂层的电磁屏蔽性能。此外，三维石墨烯的多孔结构有效的增大了材料的比表面积，电磁波在三维定向孔洞里传输时在孔壁上不断反射时，增加电磁波的传输距离，从而使电磁波能量在电磁场中经历多次反射，最后以热能的形式损耗掉。比较实施例3、对比实施例1和对比实施例2可以发现，在镀镍碳纳米管中加入三维石墨烯显著的提升了涂层的电导率和屏蔽效能。另一方面，三维石墨烯的密度极低，其加入能够极大的降低涂层的面密度，更满足电磁屏蔽材料轻量化的发展要求。
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