[發(fā)明專利]一種金屬纖維/聚合物復合電磁屏蔽材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110396589.8
• 申請日: 2011-12-04
• 公開（公告）號: CN102514290A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建忠;湯慧萍;奚正平;朱紀磊;敖慶波;支浩;馬軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B32B15/02
• 分類號: B32B15/02;B32B15/08;B32B27/26;B32B37/06;B32B37/10
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬纖維/聚合物復合電磁屏蔽材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著科學技術(shù)和電子工業(yè)的高速發(fā)展，各種數(shù)字化、高頻化的電子電器設(shè)備急劇增加并逐步走入人們的生活，它們在帶給人類生活方便和時尚的同時，也產(chǎn)生了危害人體健康的第四大污染——電磁輻射。電磁輻射會對人體的血液循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及大腦神經(jīng)系統(tǒng)等產(chǎn)生不同程度的傷害，引發(fā)各種病變。與此同時，電子電器設(shè)備也正向著小型化、輕量化和高密度集成化方向發(fā)展，靈敏度越來越高，很容易受到外界電磁波干擾而出現(xiàn)誤動、圖像障礙等。目前，大部分電子電器設(shè)備的外殼采用聚合物材料制備，而聚合物材料本身對電磁波毫無屏蔽作用，因此，開發(fā)聚合物電磁屏蔽材料已迫在眉睫。

目前，聚合物電磁屏蔽材料主要有導電涂料、金屬敷層屏蔽材料與填充復合型屏蔽材料三大類，填充復合型屏蔽材料由于具有良好且穩(wěn)定的電磁屏蔽效能而受到廣泛關(guān)注。目前，常用的合成樹脂有聚苯醚、聚碳酸酯、ABS、尼龍和熱塑性聚酯等；常用的導電填料有碳素系列(碳纖維、炭黑和石墨)和金屬系列(金屬粉末、金屬纖維和金屬合金)。相對于金屬系列而言，碳素系列導電性較差，需要在其表面涂覆其他金屬材料來提高導電性，生產(chǎn)成本較高。金屬粉末或合金雖然導電性較好，但需要添加大量粉末或合金才能達到預期的屏蔽效果，導致成本較高且聚合物材料的力學性能下降。與金屬粉末或合金相比，金屬纖維具有較大的長徑比和接觸面積，當填充量相同時，金屬纖維易形成導電網(wǎng)絡(luò)，屏蔽效率高，綜合性能好。目前，一種新型方法——“導電母粒法”解決了制備聚合物電磁屏蔽材料的許多技術(shù)難題，然而此法采用的金屬纖維長度較短且母粒直徑較小(約2mm)，難以保證金屬纖維之間的充分接觸；另外，由于金屬纖維被增塑的聚合物夾帶到模具中，因此在聚合物停止流動的模具邊沿，相對缺少金屬纖維，從而大大降低聚合物材料的電磁屏蔽效能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計新穎合理且屏蔽效果良好的金屬纖維/聚合物復合電磁屏蔽材料。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種金屬纖維/聚合物復合電磁屏蔽材料，其特征在于，包括上層聚合物和下層聚合物，以及設(shè)置于上層聚合物和下兩層聚合物之間的金屬纖維氈，所述金屬纖維氈的孔隙填充有聚合物。

上述的一種金屬纖維/聚合物復合電磁屏蔽材料，所述金屬纖維氈的厚度為0.5mm～10mm，上層聚合物的厚度為1mm～25mm，下層聚合物的厚度為1mm～25mm。

上述的一種金屬纖維/聚合物復合電磁屏蔽材料，所述聚合物由環(huán)氧樹脂或合成樹脂與固化劑混合均勻后固化而成；所述固化劑為脂肪多元胺類固化劑、脂環(huán)多元胺類固化劑、脂肪芳香多元胺類固化劑、改性胺類固化劑、低分子聚酰胺類固化劑、酸酐類固化劑、叔胺類固化劑。

上述的一種金屬纖維/聚合物復合電磁屏蔽材料，所述脂肪多元胺類固化劑為乙二胺或二乙撐三胺，所述脂環(huán)多元胺類固化劑為二氨甲基環(huán)己烷、孟烷二胺或六氫吡啶，所述脂肪芳香多元胺類固化劑為間苯二甲胺，所述改性胺類固化劑為β-羥乙基乙二胺、二乙撐三胺與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、羥甲基二乙基三胺或氰乙基化二乙撐三胺，所述低分子聚酰胺類固化劑為200固化劑、250固化劑、650固化劑或651固化劑，所述酸酐類固化劑為甲基四氫鄰苯二甲酸酐、桐油酸酐或十二烷基代順丁烯二酸酐，所述叔胺類固化劑為三乙醇胺、三乙胺或芐基二甲胺。

本發(fā)明還提供了該金屬纖維/聚合物復合電磁屏蔽材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將直徑為8μm～200μm的金屬纖維切成長度為4mm～100mm的金屬纖維段，然后將金屬纖維段鋪制成厚度為1mm～50mm且表面光滑的金屬纖維毛氈；

步驟二、將步驟一中所述金屬纖維毛氈置于真空燒結(jié)爐中，在真空度為10^-2Pa～10^-3Pa，燒結(jié)溫度為1000℃～1300℃的條件下燒結(jié)1h～3h，得到燒結(jié)金屬纖維氈；

步驟三、采用壓制設(shè)備對步驟二中所述燒結(jié)金屬纖維氈進行平整處理，得到厚度為0.5mm～10mm，孔隙度為60％～98％的金屬纖維氈；

步驟四、將環(huán)氧樹脂或合成樹脂與固化劑按50～95∶5～50的質(zhì)量比混合配制成聚合物溶液；

步驟五、將部分步驟四中所述聚合物溶液倒入模具中，常溫靜置1h～10h或加熱至80℃～200℃后靜置1h～10h得到半固態(tài)聚合物；所述半固態(tài)聚合物的厚度為1mm～25mm；