[發明專利]一種高填充的復合電磁吸波片材及其制備方法

有效

• 申請號: 202110710109.4
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113462114B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 李維;崔正明;官建國;王孟奇;馬國慶;蘇文哲;杜潔如
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08L53/02
• 分類號: C08L53/02;C08L33/12;C08L29/04;C08L53/00;C08L79/08;C08L75/04;C08K9/06;C08K7/00;C08K3/34;C08J5/18;H05K9/00;B29C43/02;B29C43/52;B29C43/58
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

本發明涉及吸波材料的技術領域，具體涉及一種高填充的復合電磁吸波片材及其制備方法，該復合電磁吸波片材由高分子基材和分散于所述高分子基材內的高度取向排列的片狀磁性吸收劑構成，其中高分子基材形成連續網絡結構將高度取向排列的片狀磁性吸收劑均勻分隔開，所述片狀磁性吸收劑的體積占比不低于40％本發明的高填充的復合電磁吸波片材內部吸收劑粒子排布取向高度有序，突破現有材料填充極限，且填充率可控，制得的吸波片材具有柔軟、絕緣、高填充、高取向以及高磁導率和強吸收的特點，能夠適用于各類消費電子如手機、平板、手寫電磁屏和近場通訊等領域。

技術領域

本發明涉及吸波材料的技術領域，具體涉及一種高填充的復合電磁吸波片材及其制備方法。

背景技術

在信息化時代，電子及無線通訊產品被廣泛使用和部署，在帶來便利的同時也產生了嚴重的電磁干擾和輻射污染，因而對使用高性能吸波材料來抑制這些干擾和污染的需求十分突出；同時，吸波材料也因廣泛用于軍事裝備的反雷達探測而具備重要的戰略價值。在各類吸波材料中，吸波片材一般具有厚度薄、柔性好、吸收效率高、使用方便的特點，對于小空間內降低電磁輻射、防止電磁干擾有很好的效果，尤其適用于各類消費電子如手機、平板、手寫電磁屏、射頻識別電子標簽、無線充電、近場通訊等領域。隨著通訊技術迭代及向下兼容的需要，對吸波材料的性能提出了更高需求，同時對厚度的要求也越來越嚴苛。

嚴苛的厚度限制對吸波材料的磁導率和磁損耗提出了極高要求。為了提高吸波材料的性能厚度比，通常需采用寬厚比較大的片狀吸收劑，其克服了Snoek極限，相對于各向同性的球形吸收劑具有更大的磁導率。除了片狀吸收劑帶來的形狀各向異性對磁導率的提升，其它提升各向異性的手段，如文獻[J.Alloys?Compd.2020,823,153827]中的引導晶粒取向，特別是粒子的取向排布等方式，可獲得更大的磁導率，如專利CN105682438A公布了一種流延成型的高取向片材，內部片狀磁性吸收劑粒子有充足時間進行一致取向，吸波片材磁導率顯著提高。

然而，無論采取何種手段提高吸收劑或吸波復合材料的磁導率和吸波性能，一定程度的高填充率是必要的前提。根據有效介質理論推導，復合片材的磁導率與吸收劑的占比存在強烈正比關系，通過調整吸收劑在復合材料中的占比，提高吸收劑的體積分數，可以進一步提高復合材料的磁導率，從而實現薄層強吸收的目的。但通常的復合吸波片材體積填充百分比不超過40％，如專利CN109957180A公布了一種通過壓延工藝制得的高填充復合吸波片材，其體積填充極限約為40％。若吸收劑粒子填充比繼續提高，一方面，內部吸收劑粒子容易搭接，導致吸波片材內部形成導電網絡，渦流效應增強，材料的阻抗匹配性變差，影響吸波性能；另一方面，壓延工藝在填入大量的片狀吸收劑粒子時，通常需要進行強力共混加工，在輥輪剪切力和粒子間碰撞作用下，易導致片狀吸收劑粒子破碎，從而致使吸波片材磁導率降低，吸波性能減弱；最后，由于有機-無機物理混合時界面難以充分接觸，也使得填充率難以再進一步提升。因而本發明的目的在于提供一種片狀粒子具有高度取向性、突破現有材料填充極限的高電阻率吸波復合材料及其制備方法。

雖然制備磁芯材料的模壓工藝如專利JP12-172172能夠獲得高電阻和高填充的磁性材料，但一方面，這類以高溫高壓為條件的模壓成型工藝最終所形成的材料缺乏柔性連續相，得到的都是堅硬而缺乏彈性和柔性的材料，限制了其在電子領域的應用范圍及其應用性能；另一方面，這種材料中的磁性金屬含量過高，用于吸波材料領域容易因為阻抗失配而導致吸波性能差。因而本發明的目的還在于提供一種柔軟的、吸收劑含量可調節的高填充吸波復合材料。

在上述背景下，本發明通過對片狀吸收劑粒子表面進行高分子可控包覆、抽濾預取向與模壓成型相結合的一種簡單的制備方法，獲得了一種具有良好柔性、薄層、絕緣、高填充、高取向且具有優異吸波性能的復合吸波片材。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種高填充的復合電磁吸波片材，具有一定的柔性和極高的磁導率和絕緣性，吸波性能優異。