Page 95 - 《橡塑技术与装备》2024年10期

测试与分析 谢卓立 等·具有电磁屏蔽效能的导热塑料的研究进展

际工业生产中，目前最有效的方法仍是填充高导热填 为 0.4% 时，复合 材料的 EMI SE 和 TC 分别能 达到
料到聚合物中。填充型导热机制主要有 ：导热通道理 61 dB 和 9.26 W/(mk)。Raagulan 等 [7] 开发了一种新
论、热逾渗理论和热弹性理论，其中导热通道理论被 型聚合物 ——“ 聚芳酯（PAT）聚合物”，并通过“剥
普遍接受 [2] 。该理论认为材料的导热能力主要由聚合 离 - 还原”MXene 的方法制备了氮化物 - 聚芳酯 -
物基体与导热填料之间的协同作用决定。当导热填料 聚对氨基苯酚 - 聚苯胺复合材料，结果表明，复合材
较少时，在基体中分散、孤立，形成类似于聚合物共 料的 EMI SE 和 TC 分别能达到 45.18 dB 和 0.687 W/
混体系中的 “ 海—岛两相体系 ” 结构，导致导热路径 (mk)。Jin 等 [8] 以聚乙烯醇（PVA）为基体，采用多
难以形成。随着导热填料增多，填料之间彼此接触， 层铸造工艺，制备了 PVA/MXene 多层交替结构薄膜，
易形成局部的导热网络，当聚合物表面与热流接触时， 结果表明，当 MXene 的质量分数为 19.5% 时，厚度
热流以声子为载体，以振动的形式传递到最近的原子， 为 27 m 的 多 层薄 膜 的 电导 率 到 达 了 716 S/m、 最大
并沿着界面热阻最小的通道流动。因此，材料的导热 EMI SE 达到了 44.4 dB、面内 TC 达到了 4.57 W/(mk)
性能依赖于聚合物基体、填料的种类以及两相界面间 是纯 PVA 的 20 倍以上。Ti 3 C 2 Tx 作为第一个被发现
[9]
的协同作用。 的 Mxenes ，Zhang 等 [10] 以聚乙烯醇（PVA）为基
体，通过静电纺丝、热压工艺制备了一种具有三明治
3 具有电磁屏蔽效能的导热塑料 结构（顶层和底层为 Fe 3 O 4 /PVA 复合电纺纳米纤维、
3.1 MXene 系填料 中间层为 Ti 3 C 2 Tx/PVA 复合电纺纳米纤维层）的复合
MXene 是近年新兴的一类二维材料，可通过选择 薄膜，结果表明，当 Ti 3 C 2 Tx 的质量分数为 13.3%、
性刻蚀母体 MAX 相中的“A”原子层来制备（MAX Fe 3 O 4 的质量分数为 26.7 %、薄膜厚度为 75 m 时，复
中，M— 过渡金属 ； A— 第三 / 四主族元素 ； X— 碳 / 合薄膜的 EMI SE 和 TC 分别达到了 40 dB 和 2.86 W/

氮元素），因其独特的结构，被广泛地应用在离子筛分、 (mk)。Zhang 等 [11] 以聚酰亚胺（PI）为基体，制备了
电磁屏蔽、场效应晶体管和传感器中。 (Fe 3 O 4 /PI)–Ti 3 C 2 Tx–(Fe 3 O 4 /PI) 复合薄膜，结果表明，
Li 等 [3] 以聚偏氟乙烯（PVDF）为基材，利用 当 Ti 3 C 2 Tx 空心微球尺寸为 10 m、PMMA/Ti 3 C 2 Tx 的
MXene 与石墨烯纳米片（GNP）的协同效应，在聚 质量比为 2:1 时，复合薄膜的 EMI SE 和 TC 分别达到
合物层状薄膜中构建直接接触的导电网络，形成致密 了 85 dB 和 3.49 W/(mk)。综上所述，MXene 系具有
的 “ 砖瓦 ” 结构，结果表明，当 MXene 与 GNP 的质 电磁屏蔽效能的导热材料的 EMI SE 和 TC 总结如表 1
量比为 3:7 时，复合材料的电磁干扰屏蔽效能（EMI 所示。
SE）和导热率（TC）分别能达到 36.3 dB 和 36.9 W/ 表 1 MXene 系具有电磁屏蔽效能的导热材料的 EMI SE
(mk)，但是复合材料的机械性能较差。Gao 等 [4] 通 和 TC
基材 填料 EMI SE/dB TC/W(mk) -1
过逐层喷涂技术，制备了柔性多层热塑性聚氨酯弹性 PVDF MXene/GNP 36.3 36.9
体（TPU）/MXene 复合薄膜，结果表明，当 MXene TPU MXene 50.7 6.31
PMMA MXene/rGO 51 3.96
的质量分数为 28.6%、薄膜厚度为 52 m 时，复合 PE GWFs/MXene 61 9.26
PAT MXene 45.18 0.687
薄膜的 EMI SE、面内 TC 和面外 TC 分别能达到
PVA MXene 44.4 4.57
50.7 dB、6.31 W/(mk) 和 0.42 W/(mk)。Vu 等 [5] 将 PVA Ti 3 C 2 Tx/Fe 3 O 4 40 2.86
PI Ti 3 C 2 Tx/Fe 3 O 4 85 3.49
MXene 和还原氧化石墨烯（rGO）组装到聚甲基丙
烯酸甲酯（PMMA）微珠表面，通过热压工艺制备了 3.2 碳系填料
具有三维结构的 MXrGO@PMMA 复合材料，结果表 多壁碳纳米管（MWCNTs）由多层片状石墨烯卷
明，复合材料的 TC 和 EMI SE 分别达到了 3.96 W/ 曲形成，多个碳圆柱面构成了 “ 空心管 ” 结构，是最
(mk)和 61 dB。Tan 等 [6] 首先采用化学气相沉积法合 常用的碳系填料之一。Zhang 等 [12] 利用超声、真空过
成了石墨烯机织物（GWFs），然后利用表面羟基化使 滤和热压方法制备了 TPU/Fe 3 O 4 @MWCNT 纤维薄片，
其与 MXene 纳米片形成氢键，最后通过折叠和热压 并将银纳米线涂于纤维薄片上，结果表明，该纤维薄
工艺制备了聚乙烯（PE）/M-o-GWF 复合材料，结 片的 EMI SE 和面内 TC 分别达到了 78.48 dB 和 7.83
果表明，当填料总质量分数为 3%、MXene 质量分数 W/(mk)。Zhang 等 [13] 以 PVDF 为基体，通过水蒸气

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