1.一种生物质碳基超轻绝缘电磁屏蔽材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1:将生物质原料进行充分干燥脱水,随后在惰性保护气氛或真空中进行高温碳化操作,自然降温后所得产物研磨成粒径8‑150μm的生物质碳粉体;
步骤2:将步骤1获得的生物质碳粉体0.5‑3g分散于20ml水或无水乙醇中,并加入分散剂,常温下持续超声处理或高速搅拌0.5~6h进行界面官能团修饰和改性,使粉体均匀分散,减少颗粒间的团聚;所得产物进行抽滤或离心分离,获得具有良好水溶性和分散性的改性生物质碳粉体;
步骤3:将步骤2获得的改性生物质碳粉体0.01‑3g重新分散于10mL‑50mL浓度为0.0001~0.5g/mL的导电聚合物单体水溶液中,持续超声或搅拌均匀获得前驱溶液,并调整体系的pH值≤5;
步骤4:向步骤3获得的前驱溶液中滴加引发剂,在冰浴条件下持续搅拌1~8h,所得产物依次用水和无水乙醇清洗至洗涤废液澄清且pH值中性,抽滤或离心分离,即可获得导电聚合物包覆的生物质碳颗粒;
步骤5:将步骤4获得的导电聚合物包覆的生物质碳颗粒,采用步骤5a或5b的方法对颗粒进行绝缘非晶氧化硅或绝缘聚合物壳层的包覆:
5a:将导电聚合物包覆的生物质碳颗粒均匀分散于由水、醇、氨水组成的混合溶液中,室温搅拌0.5~2h,向体系中缓慢滴加正硅酸四乙酯,并保持室温继续搅拌1~20h,反应产物经水和乙醇清洗后,抽滤或离心分离并干燥,即获得绝缘非晶SiO2包覆的生物质碳基屏蔽材料粉体;
5b:将导电聚合物包覆的生物质碳颗粒均匀分散于浓度为0.05~8mol/L的绝缘聚合物单体水溶液中,室温搅拌0.5~5h,向溶液中缓慢加入引发剂,并在0~90℃持续搅拌1~
20h,反应产物经水和乙醇清洗后,抽滤或离心分离并干燥,即获得绝缘聚合物包覆的生物质碳基屏蔽材料粉体;
步骤6:将步骤5获得的绝缘包覆生物质碳基粉体与器件基体原料混合,成型后得到颗粒级包覆的具有高电阻率的绝缘电磁屏蔽材料或器件。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤1中,所述高温碳化是以2℃‑5℃/min速度升温至600~2300℃,保温1‑8h。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤2中,所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、KH550、十六烷基三甲基溴化铵、油酸、吐温、柠檬酸钠中的一种或几种;分散剂添加比例为
0.001‑3mol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤3中,所述导电聚合物单体为苯胺、噻吩、吡咯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤4中,所述引发剂为过硫酸盐水溶液或醇溶液,添加量为0.02‑4mol/L。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤5a中,由水、醇、氨水组成的混合溶液中,氨水、水、醇的体积比为1:2~30:25~60;
正硅酸四乙酯的添加比例占总溶液体积的2~20%;导电聚合物包覆的生物质碳颗粒分散于混合溶液中的比例为0.01~0.075g/mL。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤5b中,所述绝缘聚合物单体选自构成聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚、聚酰胺、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚乙烯、聚氯乙烯或聚乳酸具有高电阻率的聚合物的单体及其掺杂或衍生物的前驱单体。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤5b中,导电聚合物包覆的生物质碳颗粒分散于绝缘聚合物单体水溶液中的比例为
0.01~0.075g/mL。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤5b中,所述引发剂为过硫酸盐,添加比例为总溶液体积的1~12%。
10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
所述绝缘包覆生物质碳基粉体的添加质量为器件基体原料质量的10‑35%。