專利名稱：：高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽功能織物的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種具有高阻燃性與高導電高導磁性的屏蔽功能織物，屬特種功能材料
技術領域：
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背景技術：
：隨著電子科學的迅速發(fā)展，移動電話、微波爐、電磁爐、電腦、復印機、電視機、空調、醫(yī)學核磁共振儀等產品已進入了家庭、辦公室和醫(yī)院，這些電子產品在使用過程中都會產生不同波長的電磁輻射，充斥著整個空間，令人防不勝防，已成為大氣污染、水污染、噪音污染之后的第四大污染，對人們的生存環(huán)境構成了威脅。因而研究高性能電磁屏蔽織物已是刻不容緩。從現(xiàn)有技術和市場產品看，電磁屏蔽織物處在比較低檔產品的開發(fā)，從電磁頻譜上看，大都處在射頻段100KHz——300KHz的開發(fā)研制，而在射頻段也大都只在某一段上的開發(fā)，對極高頻(微波段)、極低頻ELF3-30KHz稱工頻電磁場，在此頻譜中尤以50Hz的工頻電磁場最為重要，它主要是由各種電壓等級的輸電線及各種家用電器所產生的，由于該頻譜的開發(fā)難度極大，還處于技術空白。另外在所有產品開發(fā)中，對高阻燃性要求的電磁屏蔽織物也處于技術空白。從國內外資料及現(xiàn)有技術看1)EP0331160，JP3137213,JP2000333618,JP2000328469，US2002014716，DE10035110，US6365545，US5728461，US6121191，US6265341等均是功能纖維的制備、功能纖維的抗紫外線、抗可見光、抗近紅外、抗氧化等方面的報導，無涉及到高性能阻燃和高性能導電導磁兼容的報導。2)jiangG，GiffereM等通過化學鍍的方法，以輕質非金屬粉體的芯材，在外表面進行鍍銅、鍍鎳、鍍銀處理得到表面金屬化的復合粉體。其中鍍銅銀空心微珠制成的涂層的電磁波屏蔽效能可達到40dB。3)美國專利U.S.PAT4508640，Kanda等發(fā)明了由熱塑性樹脂與粉末狀、纖維狀和片狀鋁、鋁合金材料以及電導性碳黑復合具有表面層和電磁屏蔽層的多層結構(似三明治結構)屏蔽材料。該材料在寬頻范圍內均具有比單純由鋁或碳黑構成的屏蔽材料更好的屏蔽性能，且有較好的力學性能、阻燃性和成形性。4)美國Brunswick公司利用直徑為7Pm的極細不銹鋼纖維導電填料，填充量占質量的6%，其制成的屏蔽材料其SE值可達40dB。5)日本的日立化成工業(yè)公司采用黃銅纖維做導電填料與ABS樹脂制成導電復合材料，其具有剛性好、沖擊強度高、屏蔽效果好的特點。6)近來，美國已開發(fā)出一種超細碳黑，可用于電磁屏蔽材料。如Cabot公司研制的Super-Conductive炭黑和哥倫比亞化學公司研發(fā)的Conductex40-220炭黑以及日本三菱人造絲公司采用新型炭黑與聚丙烯配合，制備出牌號為ECXZ-lll的EMI屏蔽材料。相對密度僅為1.18，其SE值可達到40dB，被譽為世界上最輕的電磁屏蔽材料。37)JouWS、DuanYuping、Liu等利用碳纖維(CF)具有密度小，長徑比大，化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點，易形成導電網絡，同時還有強化材料等功能，開發(fā)出與環(huán)氧樹脂復合屏蔽材料，在500MHz時的SE值為37dB。8)馮永成等研究了碳納米管對導電涂料導電性能的影響研究，碳納米管直徑越小，導電性越好，屏蔽值越高，碳納米管長徑比為250時，材料可獲得最佳導電性能，材料中碳納米管的含量大于0.8時，材料具有導電性。9)非晶態(tài)軟磁合金材料是一種新型的電磁波屏蔽材料，它不但具有高強度、高硬度、高延展性等機械性能和耐腐蝕性，還具有較好的屏蔽性。1976年，國外第一次報導了用非晶軟磁合金做屏蔽材料。此后開展了大量的研究，尤以俄羅斯中央黑色研究院最為突出。國內鋼鐵研究總院王新林等人也在近期開展了這方面的研究并建成750mX750mX750m的屏蔽室，屏蔽值可達34.4dB。10)管登高等將磁性纖維和非晶磁粉等導磁填料進行偶聯(lián)處理，制成涂料，在低頻區(qū)20KHz磁屏蔽值可達14-15dB。在低頻磁屏蔽應用中有一定價值。11)公開號CN101182127公開了一種導電填料的制備方法及其應用，其制備的包銀核殼復合粒子導電性能與純銀粉相當，能替代銀粉作為屏蔽劑使用，降低了銀系屏蔽材料的成本。12)公告號2270266公開了一種導電的復合軟體材料。它是由作為基體的絕緣體材料和位于基體兩側表面的導電功能體所組成，該導電功能體是由采用液相電子交換沉積工藝而在基體兩側表面鍍復附著形成的導電物質層所構成的。利用化學鍍的方法將金屬A1或Cu鍍在織物上，對電屏蔽性能效果不錯。13)公告號1247836公開了一種具有導電導磁功能紡織纖維物料及其制備方法，該導電導磁雙復功能紡織纖維物料是包含有雙復功能納米粉料與高分子聚合物組合而成，將納米技術(如強磁性納米Fe、納米Fe2N，a-Fe)引入到傳統(tǒng)紡織纖維中去，使紡織纖維具有既導電又導磁功能，制成屏蔽材料后，也兼具雙重性，如在10-10000MHz頻率下具有電屏蔽效果為60-80dB，磁屏蔽效果為15-30dB，在精密儀器、機要室及人體防護領域具有很好的應用前景。綜上所述，目前國內外所從事的電磁波屏蔽材料的研究、開發(fā)、生產、應用，還沒有具有高阻燃性與高導電性導磁性兼容為一體的屏蔽功能織物。公告號1247836公開的發(fā)明專利《一種具有導電導磁功能的紡織纖維物料及其制備方法》雖是一種很好的既具導電又具導磁的屏蔽織物，使用頻帶也較寬，屏蔽值也較高，但卻無阻燃性能，且在極低頻段的工頻電磁場還處于空白，尤其是工頻磁場范圍。美國專利US.PAT4508640涉及到阻燃性，但無具體阻燃性能的表征，屏蔽材料也無導磁性能。其它均是以電屏蔽為主或某段的磁屏蔽研究開發(fā)，尤其大都是無阻燃性能，限制了高端和重要領域的使用。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種阻燃性能特別好的且使用頻帶十分寬廣的既導電又導磁的屏蔽織物，以適應現(xiàn)代生活對屏蔽織物材料的需求。本發(fā)明的技術方案是本發(fā)明高阻燃性與高導電高導磁性的屏蔽功能織物的制備方法為將織物纖維注入阻燃因子，形成阻燃織物纖維；通過羰基氣相化學沉積法工藝將其導電導磁金屬粒子沉積在阻燃織物纖維布上，獲得高阻燃性、高導電高導磁性的屏蔽織物。本發(fā)明所述的阻燃因子包括納米蒙脫土(NaxAl2[Si401Q(0H)2nH20]、紅磷料、納米三氧化二銻(Sb203)。將它們按一定比例注入到織物纖維中先獲得阻燃織物，然后，采用羰基化汽相工藝將Fe(CO)s+Ni(C0)4熱分解后沉積在阻燃滌綸上，在阻燃尼龍布上形成高性能導電導磁膜，即可獲得所需的高阻燃性、高導電高導磁性的屏蔽織物。本發(fā)明將織物注入阻燃因子的方法是將織物纖維(如尼龍PA)與蒙脫土、紅磷料、納米三氧化二銻等阻燃劑共混擠出成為阻燃織物，使蒙脫土以幾納米——幾十納米厚的片層均勻地分散于織物基體中，形成納米蒙脫土改性織物，再經后整理成為阻燃織物，用同樣的工藝可生產出阻燃尼龍織物、阻燃滌綸織物、阻燃錦綸織物等。不同含量的納米蒙脫土NaxAl2[SiA。(0H)2nH20]和不同含量的紅磷(RP)納米三氧化二銻(Sb203)對阻燃性能的影響是明顯的，當合適的含量時，如匪T在510%范圍內，那么就能得到很好的效果，如無熔滴、抑煙、難引燃，彎曲后不易脫落，離火自熄、續(xù)燃時間為零秒等優(yōu)異的阻燃特性。同樣紅磷和納米三氧化二銻分別應控制在38%和36%的范圍內，可獲得較好的阻燃效果。對紅磷預先須進行包覆Mg(OH)2的處理，以防止因為紅磷的加入使整體材料趨于紅色。本發(fā)明將羰基鐵與羰基鎳作為導電導磁金屬，采用羰基化汽相工藝將Fe(CO)5+Ni(CO)4熱分解后沉積在阻燃織物纖維上形成高性能導電導磁膜，即可獲得所需的高阻燃性、高導電導磁性的屏蔽織物。本發(fā)明用不同含量的Fe(C0)5+Ni(C0^對阻燃織物進行氣相沉積，可以得出不同的電磁屏蔽性能的屏蔽織物。本發(fā)明最佳性能比為Fe(C0)5(2080%)+Ni(C0)4(8020%)可以獲得低頻磁導率較高水平(20003000)以上，很好地解決低頻磁場的屏蔽問題，尤其是工頻磁場的屏蔽且能兼容其它波段的屏蔽效能。本發(fā)明的機理為蒙脫土(匪T)每個結構單元厚約為lnm，長寬均約100nm的片層，層間有可交換的陽離子，某些有機陽離子型表面活性劑可與其進行陽離子交換進入蒙脫土層間，使層間距擴大，在適當條件下，熔融聚合物等可使層間距進一步擴大，甚至剝離成單層，使蒙脫土以幾納米——幾十納米厚的片層均勻地分散于尼龍(PA)基體中，形成納米蒙脫土改性尼龍，如將尼龍PA與蒙脫土、阻燃劑共混擠出成為阻燃尼龍，再經后整理成為阻燃尼龍織物，用同樣的工藝還可生產出阻燃滌綸織物、阻燃錦綸織物等。這樣的尼龍織物阻燃性能特別優(yōu)異，不易點燃，用丁烷氣引燃較長時間才能點著，移去火苗即自息滅。匪T/PA和匪T-阻燃劑/PA若燃燒時很少產生煙霧，而純尼龍PA—觸即燒、燃燒激烈并產生濃煙滾滾，且純尼龍熔滴嚴重，PA的燃燒為熔滴燃燒，這是很難解決的問題。而本發(fā)明則無熔滴。研究和試驗中還發(fā)現(xiàn)納米蒙脫土(匪T)片層在高溫下也不分解，在聚合物燃燒過程中起到骨架支撐和阻隔作用，阻止了熔滴的發(fā)生。從燃燒機制上加以分析，由于聚合物機體(如尼龍PA)與粘土片層(匪T)良好的結合和粘土片層的平面取向作用，使織物有很好的氣體阻透性，再加上阻燃劑紅磷、納米二氧化銻的作用，如紅磷產生磷酸、偏磷酸，這些含氧酸具有極強的吸水性，最終導致聚合物表面碳化，與匪T的硅酸鹽片層交替層疊，其中匪T起骨架作用，在聚合物表面共同形成較致密的覆蓋層，在整個的燃燒過程中保持了完好的形狀不脫落，能隔熱、隔氧，即匪T-碳阻隔層阻礙了PA表面熱量向內部的傳導，同時阻擋了PA內部受熱分解產生可燃的有機小分子氣體向表面的溢出，即減少了氣體可燃物的供給，起到固相阻燃的作用。另外，織物在燃燒過程中，表面均有阻燒物首先與環(huán)境中的氧反應，使織物表面氧濃度降低，氧化降解速率，同時表面的氧化物P0等自由基進入氣相后也能捕獲燃燒火焰中大量的H、H0自由基，切斷火焰氧化鏈反應，起到氣相阻燃的作用。不同含量的納米蒙脫土NaxAl2[SiA。(0H)2nH20]和不同含量的紅磷(RP)納米三氧化二銻(Sb203)對阻燃性能的影響比較明顯，如匪T最初加入1-4X達不到阻燃要求，尤其是不能解決熔滴問題、抑煙問題，只有當合適的含量時如在510%范圍內，那么就能得到很好的效果如無熔滴、抑煙、難引燃，彎曲后不易脫落，離火自熄、續(xù)燃時間為零秒等優(yōu)異的阻燃特性。同樣紅磷和納米三氧化二銻分別控制在38%和36%的范圍內，與匪1~有相互的協(xié)同作用，性能更佳。在制作過程中還發(fā)現(xiàn)紅磷的加入使整體材料趨于紅色。為此對紅磷預先進行包覆Mg(0H)2的處理。本發(fā)明與現(xiàn)有技術比較的有益效果是(1)本發(fā)明產品是一種具有高阻燃性、高導電性、高導磁性兼容為一體的屏蔽織物，它能更廣泛地應用于電磁屏蔽領域，特別是在現(xiàn)有技術尚未能解決的微波屏蔽場合和工頻磁場屏蔽場合可獲得應用。(2)由于本發(fā)明的屏蔽織物具有高阻燃特性，在遇到火苗時不能引燃，而相比現(xiàn)有傳統(tǒng)產品遇到火苗很快引燃，很快燒毀本身又引燃了其他可燃物，使重要電器設備毀于一旦，所以本產品適用于高阻燃要求場合儀器設備的屏蔽防護。(3)本發(fā)明具有寬廣的電磁屏蔽效能，從工頻電磁場50Hz—高頻電磁場(100KHz-30MHz)—超高頻電磁場(30MHz-300MHz)—微波電磁場(300MHz-300GHz)均有效，其適用范圍更廣。(4)本發(fā)明在解決人體的磁防護方面真正起到了重大作用。在工頻磁場中目前現(xiàn)有技術是無法解決的，而本發(fā)明已能較好地解決人體的防護。另外大量的電器設備應用，尤其是精密儀器設備應用于軍事控制、指揮等系統(tǒng)的工頻、低頻、微波電磁場是現(xiàn)有技術無法實現(xiàn)較好的屏蔽效能，本發(fā)明可為軍事上的應用作出貢獻。本發(fā)明適用于電磁屏蔽領域，特別可適用于微波屏蔽場合和在工頻磁場屏蔽場附圖為本發(fā)明高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽功能織物制備工藝流程圖。具體實施方式實施例1、根據本發(fā)明所述的高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽織物的制備方法，按表1配方，將尼龍織物與納米蒙脫土Na/l2[SiA。(0H)2nH20]、紅磷(RP)、納米三氧化二銻(Sb203)共混、整理制備為阻燃尼龍后，經羰基化汽相工藝將Fe(C0)5+Ni(C0)4熱分解沉積在阻燃尼龍布上形成高性能導電導磁膜，獲得所需的高阻燃性、高導電高導磁性的屏6蔽織物。共制備了三批屏蔽尼龍織物產品應用于工頻磁場為主兼容其它波段(適用人體防護)的屏蔽效能測試結果見表1，阻燃性能測試見表2。表1高阻燃性、高導電、高導磁性的屏蔽織物化學組成(％)與應用效果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2高阻燃性、高導電、高導磁性的屏蔽織物阻燃檢測結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例2、根據本發(fā)明所述的高阻燃性與高導電導磁性兼容為一體的屏蔽織物的制備方法，按表2配方，將尼龍織物與納米蒙脫土NaxAl2[Si401Q(OH)2nH20]、紅磷(RP)、納米三氧化二銻(Sb203)共混、整理制備為阻燃尼龍后，經羰基化汽相工藝將Fe(CO)5+Ni(CO)4熱分解沉積在阻燃尼龍布上形成高性能導電導磁膜，獲得所需的高阻燃性、高導電高導磁性的屏蔽尼龍織物。共制備了三批以低頻磁場應用為主兼容其他波段的屏蔽尼龍織物。(適用各種高壓設備及儀器)，其屏蔽效能測試結果見表3。表3、高阻燃性、高導電、高導磁性的屏蔽織物化學組成(％)與應用效果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例3、根據本發(fā)明所述的高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽織物的制備方法，按表3配方，將尼龍織物與納米蒙脫土Na/lJSi^JOHhn^O]、紅磷(RP)、納米三氧化二銻(Sb203)共混、整理制備為阻燃尼龍后，經羰基化汽相工藝將Fe(C0)5+Ni(COh熱分解沉積在阻燃尼龍布上形成高性能導電導磁膜，獲得所需的高阻燃性、高導電高導磁性的屏蔽織物。共制備了三批以微波段為主兼容其它波段的屏蔽尼龍織物(適用各種精密儀器及軍用電子)，其屏蔽效能測試結果見表4。表4高阻燃性、高導電、導磁性的屏蔽織物化學組成(％)與應用效果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求一種高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽織物，其特征在于，所述屏蔽織物的制備方法將織物纖維注入阻燃因子，形成阻燃織物纖維；通過羰基氣相化學沉積法工藝將其導電導磁金屬粒子沉積在阻燃織物纖維布上，獲得高阻燃性、高導電高導磁性的屏蔽織物。2.根據權利要求1所述的高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽織物，其特征在于，所述阻燃因子的材質和化學組成為納米蒙脫土(NaxAl2[Si401Q(OH)2nH20]5_10%，紅磷母料(RP)38%，納米三氧化二銻(Sb203)36%。3.根據權利要求1所述的高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽織物，其特征在于，所述織物纖維包括尼龍、滌綸、錦綸等。4.根據權利要求1所述的高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽織物，其特征在于，所述羰基氣相化學沉積法工藝采用羰基鐵Fe(CO)5和羰基鎳Ni(CO)4在一定配比下相混，在溫度40(TC、惰性氣體N2的保護下進行氣相沉積，在纖維布上形成高導電高導磁膜。5.根據權利要求1所述的所述的高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽織物，其特征在于，所述羰基氣相化學沉積法工藝羰基鐵Fe(CO)5和羰基鎳Ni(CO)4的最佳配比為在混合液中羰基鐵Fe(CO)5為8020%，羰基鎳Ni(CO)4為2080%。6.根據權利要求2特征所述的紅磷母料(RP)，其特征在于所述紅磷母料外包覆Mg(OH)2。全文摘要一種高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽織物，所述高阻燃性與高導電高導磁性兼容為一體的屏蔽織物的制備方法為將織物纖維(包括尼龍、滌綸、錦綸織物纖維)注入阻燃因子，阻燃因子的材質和化學組成為納米蒙脫土(NaXAl2[Si4O10(OH)2nH2O]5-10％，紅磷母料(RP)3～8％，納米三氧化二銻(Sb2O3)3～6％，形成阻燃織物纖維；通過羰基氣相化學沉積法工藝將羰基鐵Fe(CO)5和羰基鎳Ni(CO)4在一定配比下相混，在溫度400℃、惰性氣體N2的保護下進行氣相沉積，在纖維布上形成高導電高導磁性磁膜，獲得高阻燃性、高導電高導磁性的屏蔽織物。本發(fā)明適用于電磁屏蔽領域，特別可適用于微波屏蔽場合和在工頻磁場屏蔽場合。文檔編號D01F1/07GK101709510SQ20091018660公開日2010年5月19日申請日期2009年12月2日優(yōu)先權日2009年12月2日發(fā)明者吳祿慎,陳俊聲,陳利民申請人:南昌大學