天然植物纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料具有可生物降解、強(qiáng)重比高和環(huán)境友好等特性，是未來連接綠色材料與高端建筑材料應(yīng)用的橋梁。然而，隨著建筑材料對電磁性能要求的不斷升級，需要深化對現(xiàn)有建筑材料電磁性能的研究。電磁功能復(fù)合材料是通過在復(fù)合材料中添加一定量的電磁功能助劑制備的一種復(fù)合材料。電磁功能型天然植物纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，不僅符合生態(tài)環(huán)保需求，又可實(shí)現(xiàn)“一材多用”，滿足其在導(dǎo)電、電磁屏蔽等建筑場景下的應(yīng)用需求。
目前，針對電磁功能生物質(zhì)復(fù)合材料的研究主要集中在單一種類電磁功能助劑的性能優(yōu)化、電磁屏蔽原理與導(dǎo)電原理解析等方面?？蒲腥藛T以天然椰膠、聚丙烯為原料，以導(dǎo)電炭黑為電磁功能助劑，采用熔融共混工藝制備了聚丙烯/天然椰膠/炭黑復(fù)合材料。結(jié)果表明，導(dǎo)電炭黑能夠在復(fù)合材料內(nèi)部形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，改善復(fù)合材料的電磁功能。當(dāng)導(dǎo)電炭黑添加量為12%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))及天然椰膠添加量為3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時，復(fù)合材料電磁屏蔽效能達(dá)到最優(yōu)值23dB。另據(jù)研究以聚氯乙烯和玉米秸稈為原料，以石墨烯、碳纖維作為電磁功能助劑，采用熱壓成型工藝制備了石墨烯/碳纖維/聚氯乙烯/玉米秸稈復(fù)合材料。結(jié)果表明，氧化還原石墨烯沉積碳纖維中的缺陷及含氧化學(xué)鍵改善了復(fù)合材料的電磁功能，當(dāng)氧化還原石墨烯沉積碳纖維添加量為4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時，復(fù)合材料電磁屏蔽效能達(dá)到最優(yōu)值29dB。在此，特別介紹以沙柳和聚乳酸為原料、馬來酸酐為偶聯(lián)劑，多壁碳納米管(MWCNTs)、納米導(dǎo)電炭黑(CCB)和可膨脹石墨(EG)為電磁功能助劑，構(gòu)建電磁功能助劑復(fù)配體系，探究復(fù)配體系對沙柳/聚乳酸復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、表面電阻率、電磁屏蔽效能的影響規(guī)律及其“協(xié)同增效”機(jī)理。研究成果對開發(fā)高性能、功能型植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。該研究結(jié)論為：
(1)MWCNTs/EG、MWCNTs/CCB 復(fù)配體系下，復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著MWCNTs占比減少而增加，2種復(fù)配體系的最優(yōu)復(fù)配比均為1?4；CCB/EG復(fù)配體系下，復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著EG占比的增加而下降，最優(yōu)復(fù)配比為1?1。3種復(fù)配體系下，復(fù)合材料的電磁性能均隨復(fù)配比的增加而提高，電磁屏蔽效能最優(yōu)時復(fù)配比均為1?1。
(2)在 MWCNTs/EG、CCB/EG、MWCNTs/CCB復(fù)配體系下，3種復(fù)合材料的靜曲強(qiáng)度和彈性模量分別滿足LY/T 3274—2021《木塑復(fù)合材料分級》中未發(fā)泡室內(nèi)用木塑復(fù)合材料二級指標(biāo)、三級指標(biāo)、三級指標(biāo)要求；3種復(fù)合材料的表面電阻率均達(dá)到 GB/T 32511-2016《電磁屏蔽塑料通用技術(shù)要求》中電性能要求EP-3等級，電磁屏蔽效能分別滿足GB/T32511—2016《電磁屏蔽塑料通用技術(shù)要求》中的SE-3等級(20dB)、SE-3 等級(20dB)、SE-2 等級(40dB)要求。
(3)MWCNTs/EG、CCB/EG、CCB/MWCNTs復(fù)配體系下，MWCNTs/EG復(fù)配比為1?4時復(fù)合材料的力學(xué)性能最優(yōu)，復(fù)合材料的靜曲強(qiáng)度、彈性模量、沖擊強(qiáng)度最優(yōu)值分別為32.12MPa、3754MPa、3.012kJ/m2；MWCNTs/CCB復(fù)配比為1?1時復(fù)合材料的電磁屏蔽效能最優(yōu)，復(fù)合材料的lg(ps)為2，電磁屏蔽效能為48dB。
來源：《電磁功能助劑復(fù)配體系對沙柳/聚乳酸復(fù)合材料力學(xué)及電磁性能的影響》胡建鵬等
