本發(fā)明屬于電磁屏蔽材料，具體涉及一種低反射高電磁屏蔽效能的聚醚醚酮基復(fù)合材料及其制備方法，該聚醚醚酮基復(fù)合材料耐高溫耐腐蝕，尤其適用于苛刻服役環(huán)境下的電磁干擾防護(hù)。

背景技術(shù)：

1、隨著5g/6g通信技術(shù)、航空航天設(shè)備及高功率電子器件的迅猛發(fā)展，電磁輻射污染已成為影響電子設(shè)備穩(wěn)定性、通信安全及人體健康的關(guān)鍵問題。電磁屏蔽材料通過反射和吸收來阻擋電磁波，傳統(tǒng)電磁屏蔽材料以金屬(如銅、鋁)及其合金為主，但其密度高、易腐蝕、加工難度大，難以滿足輕量化、耐候性及復(fù)雜形狀器件的應(yīng)用需求。聚合物基電磁屏蔽復(fù)合材料憑借質(zhì)輕、耐腐蝕、易成型等優(yōu)勢成為研究熱點(diǎn)，然而現(xiàn)有聚合物基體(如聚乙烯、聚丙烯)的熱穩(wěn)定性普遍較差，在高溫服役環(huán)境下易發(fā)生軟化變形，導(dǎo)致材料失效，難以滿足苛刻服役環(huán)境的需求。

2、聚醚醚酮作為特種工程塑料，因其高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、高熔點(diǎn)、耐化學(xué)腐蝕性、機(jī)械性能優(yōu)異等特點(diǎn)，成為苛刻環(huán)境下聚合物基復(fù)合材料的理想基體。

3、電磁屏蔽材料的反射特性直接影響其實(shí)際應(yīng)用效果。以反射為主導(dǎo)的電磁屏蔽材料雖能有效阻擋電磁波穿透，但會將大部分入射波反射回環(huán)境中，形成二次輻射污染。因此，開發(fā)兼具高屏蔽效能與低反射系數(shù)的材料，是解決電磁污染問題的核心需求。

4、現(xiàn)有技術(shù)中主要通過以下兩種途徑優(yōu)化聚合物基復(fù)合材料：

5、1.引入導(dǎo)電填料構(gòu)建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)：如碳納米管、石墨烯或金屬納米顆粒。但高填料含量(通常需>10wt％)雖可提高導(dǎo)電性，卻導(dǎo)致材料脆性增加、加工困難，且填料團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，反而降低屏蔽效率。

6、2.構(gòu)筑多孔結(jié)構(gòu)改善阻抗匹配：多孔結(jié)構(gòu)通過延長電磁波傳播路徑增強(qiáng)吸收損耗同時降低反射系數(shù)。例如，通過超臨界co2制備輕質(zhì)雙功能分離納米復(fù)合泡沫，用于集成紅外隱身和吸收主導(dǎo)電磁干擾屏蔽(nano-micro?letters?2024，16，223)，但其屏蔽效能不高，且發(fā)泡工藝對設(shè)備要求高。

7、此外，表面金屬化(如化學(xué)鍍鎳、真空濺射)雖可顯著提升屏蔽效能，但金屬鍍層與空氣的阻抗失配導(dǎo)致反射系數(shù)高，加劇二次輻射污染?，F(xiàn)有技術(shù)中，盡管有研究嘗試結(jié)合多孔結(jié)構(gòu)與金屬化層，通過電紡技術(shù)構(gòu)建聚乳酸多孔纖維膜而后涂覆cu納米顆粒(journalof?materials?science&technology?2023，151，150-160)，但其耐溫性不足(<200℃)、工藝復(fù)雜，且反射系數(shù)高，無法兼顧高溫穩(wěn)定性與低反射需求。

8、綜上，現(xiàn)有面臨的核心矛盾在于：多孔結(jié)構(gòu)可降低反射但犧牲屏蔽效能，金屬鍍層提升屏蔽效能卻加劇反射污染。現(xiàn)有解決方案難以平衡反射系數(shù)和電磁屏蔽效能。因此，開發(fā)一種兼具低反射、高屏蔽效能及優(yōu)異耐高溫、耐腐蝕性能的聚合物基復(fù)合材料，仍是亟待突破的技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明為解決現(xiàn)有電磁屏蔽材料反射系數(shù)高、屏蔽效能不足及耐高溫耐腐蝕性能差，難以適用苛刻環(huán)境服役的技術(shù)問題，提出一種低反射高電磁屏蔽效能的聚醚醚酮基復(fù)合材料及其制備方法，通過多孔導(dǎo)電基體和非對稱導(dǎo)電層的協(xié)同設(shè)計(jì)，結(jié)合吸收-反射-再吸收機(jī)制，在保持高屏蔽效能的同時將反射系數(shù)降低，并賦予材料耐熱性和耐腐蝕性，填補(bǔ)了適于苛刻環(huán)境服役的聚合基電磁屏蔽復(fù)合材料的技術(shù)空白。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題，采取的技術(shù)方案如下。

3、第一方面，本發(fā)明提供一種低反射高電磁屏蔽效能的聚醚醚酮基復(fù)合材料，由多孔導(dǎo)電基體和非對稱導(dǎo)電層組成；

4、所述多孔導(dǎo)電基體由可溶性酮亞胺型聚醚醚酮溶液與導(dǎo)電填料懸浮液共混后經(jīng)非溶劑誘導(dǎo)相分離及酸化還原反應(yīng)形成，多孔導(dǎo)電基體的導(dǎo)電率控制在2.8×10-4-0.1839s/cm，孔隙率在80％-90％；

5、所述可溶性酮亞胺型聚醚醚酮的結(jié)構(gòu)式為：

6、

7、式中，n表示聚合度，為30-80的正整數(shù)；

8、所述非對稱導(dǎo)電層鍍覆在所述多孔導(dǎo)電基體一側(cè)的表面，所述非對稱導(dǎo)電層的材料為鎳磷合金。

9、優(yōu)選的，所述導(dǎo)電填料為炭黑、石墨、碳纖維、石墨烯、碳納米纖維、碳納米管、石墨烯納米片、mxene中的一種或多種按任意比例的混合。

10、優(yōu)選的，所述多孔導(dǎo)電基體中導(dǎo)電填料的體積分?jǐn)?shù)為0.372vol％-1.919vol％。

11、優(yōu)選的，所述非溶劑誘導(dǎo)相分離中，采用的不良溶劑為去離子水、乙醇、甲醇中的一種或多種按任意比例的混合，非溶劑誘導(dǎo)相分離的時間為12-48h，更換不良溶劑的次數(shù)為5-10次。

12、優(yōu)選的，所述酸化還原反應(yīng)中，酸為磷酸、鹽酸、硝酸、醋酸、三氟乙酸、苯磺酸、甲磺酸或三氟甲磺酸，酸的濃度為3-15mol/l，酸化還原反應(yīng)溫度為130-250℃，酸化還原反應(yīng)時間為3-15h。

13、優(yōu)選的，所述非對稱導(dǎo)電層的厚度為35-70μm(厚度沒有特殊限制)。

14、本發(fā)明還提供上述低反射高電磁屏蔽效能的聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：

15、(1)將可溶性酮亞胺型聚醚醚酮(ketimine-peek)溶解于有機(jī)溶劑中，得到可溶性酮亞胺型聚醚醚酮溶液；將導(dǎo)電填料分散于相同的有機(jī)溶劑中，形成導(dǎo)電填料懸浮液；將導(dǎo)電填料懸浮液與可溶性酮亞胺型聚醚醚酮溶液混合，超聲攪拌均勻，真空下脫泡，得到混合液；

16、(2)先將混合液倒入模具中，然后浸入不良溶劑中進(jìn)行相分離，去除不良溶劑后固化，形成多孔導(dǎo)電坯體；

17、(3)將多孔導(dǎo)電坯體進(jìn)行酸化還原反應(yīng)，多孔導(dǎo)電坯體中的可溶性酮亞胺型聚醚醚酮轉(zhuǎn)化為結(jié)晶性聚醚醚酮，得到多孔導(dǎo)電基體；

18、(4)將多孔導(dǎo)電基體的一側(cè)表面依次進(jìn)行表面處理、敏化處理和活化處理，然后將處理后的表面浸入鍍鎳溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍金屬反應(yīng)，得到聚醚醚酮基復(fù)合材料。

19、優(yōu)選的，步驟(1)中，所述有機(jī)溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、四氫呋喃中的一種或多種按任意比例的混合。

20、優(yōu)選的，步驟(1)中，所述超聲攪拌溫度為室溫，攪拌速度為300-500rpm，攪拌時間為2-48h，脫泡處理時間為1-3h，混合液的質(zhì)量濃度為10％-20％。

21、優(yōu)選的，步驟(3)中，所述結(jié)晶性聚醚醚酮的結(jié)構(gòu)式為：

22、

23、式中，n表示聚合度，為30-80的正整數(shù)。

24、優(yōu)選的，步驟(4)中，所述表面處理為：將多孔導(dǎo)電基體的一側(cè)表面浸入濃硫酸中5-10s，取出后水洗至中性；

25、所述敏化處理為：將表面處理后的多孔導(dǎo)電基體的一側(cè)表面浸入含30-40g/lsncl2和40-50ml/l?hcl的水溶液中，處理10-20min；

26、所述活化處理為：將敏化處理后的多孔導(dǎo)電基體的一側(cè)表面浸入含0.25-0.5g/lpdcl2和3-5ml/l?hcl的水溶液中，室溫下處理20-30min。

27、優(yōu)選的，步驟(4)中，所述鍍鎳溶液含有30-40g/l?niso4·6h2o、25-35g/lna3c6h5o7和30-40g/l?nah2po2·h2o，鍍鎳溶液的ph值為4.5-6.0，通過氨水調(diào)節(jié)，反應(yīng)溫度70-80℃，反應(yīng)時間60-120min。

28、本發(fā)明的原理為：本發(fā)明的低反射高電磁屏蔽效能的聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，以可溶性酮亞胺聚醚醚酮為基體，引入導(dǎo)電填料構(gòu)建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合非溶劑誘導(dǎo)相分離法形成多孔結(jié)構(gòu)，高孔隙率多孔結(jié)構(gòu)有效降低界面介電常數(shù)，減少電磁波反射，再經(jīng)過酸化還原反應(yīng)將可溶性酮亞胺聚醚醚酮轉(zhuǎn)變成結(jié)晶性聚醚醚酮，使復(fù)合材料具備耐高溫和耐腐蝕性，最后通過單側(cè)表面鍍鎳設(shè)計(jì)非對稱結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其電磁屏蔽性能。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

30、本發(fā)明的低反射高電磁屏蔽效能的聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，通過多孔導(dǎo)電基體和非對稱導(dǎo)電層協(xié)同設(shè)計(jì)，導(dǎo)電填料含量調(diào)控多孔導(dǎo)電基體導(dǎo)電性協(xié)同高孔隙率多孔結(jié)構(gòu)有效降低界面介電常數(shù)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配優(yōu)化減少電磁波反射，多孔結(jié)構(gòu)延長電磁波傳播路徑，增強(qiáng)吸收損耗；多孔導(dǎo)電基體非對稱導(dǎo)電層鍍覆在多孔導(dǎo)電基體一側(cè)的表面，能夠與多孔導(dǎo)電基體孔壁構(gòu)成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)協(xié)同作用，形成吸收-反射-再吸收的屏蔽機(jī)制，電磁波在上層被部分吸收，下層采用化學(xué)鍍金屬化形成致密金屬層，通過反射使殘余電磁波重新進(jìn)入上層二次吸收實(shí)現(xiàn)對電磁波的高吸收和低反射效能。

31、本發(fā)明的低反射高電磁屏蔽效能的聚醚醚酮基復(fù)合材料的制備方法，酸化還原恢復(fù)聚醚醚酮(peek)的結(jié)晶性，確保復(fù)合材料在高溫及酸堿溶劑中穩(wěn)定服役。

32、本發(fā)明的低反射、高電磁屏蔽效能的聚醚醚酮基復(fù)合材料適用于5g/6g通信設(shè)備、航空航天電子艙、高功率醫(yī)療設(shè)備等苛刻環(huán)境下的電磁屏蔽，兼具輕量化和高可靠性。