[發明專利]一種輕型柔性電磁屏蔽纖維膜材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202310103721.4
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116334916A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 王子成;唐新偉;劉天西;李雙雙;趙許;陸葉梓;張子航;朱名揚;馬甜甜;羅江濤;柴哲元;趙睿;鄭健興
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D06M11/83
• 分類號: D06M11/83;D06M13/252;D06M13/513;D06M13/328;D06M13/207;D06M13/224;D01F6/74;H05K9/00;D04H1/728;D04H1/4326;D06M101/30
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 趙巧娜

本發明公開了一種輕型柔性電磁屏蔽纖維膜材料及其制備方法與應用，屬于電磁屏蔽材料技術領域。本發明的輕型柔性電磁屏蔽纖維膜材料的制備，以熱亞胺化和熱壓結合的方式對聚酰胺酸鹽纖維膜進行處理以減小纖維與纖維之間的空間，之后以粗化液實現對高分子材料的表面粗化，同時以特定金屬鹽作為濕法?化學鍍液的活化劑，并采用無甲醛鍍液“綠色環保”的方式實現金屬化高分子材料的高效、可控構筑，最后通過表面防腐對其進行表面處理，增強其耐腐蝕性能。該材料具有很好的柔韌性和較強的電磁屏蔽性能，有望應用于航空航天、軍事設備、微型電子設備、民用電器領域。

技術領域

本發明涉及一種輕型柔性電磁屏蔽纖維膜材料及其制備方法與應用，屬于電磁屏蔽材料技術領域。

背景技術

電磁屏蔽材料作為一種以在材料外部的反射損耗和材料內部的吸收損耗方式對入射電磁波進行有效隔離的功能防護材料，在電磁防護領域獲得了廣泛的應用。同時，電子元器件小型化和高度集成化也使得電氣設備中電磁泄露和干擾問題日益突出。在一些特殊極端條件下如極寒、極熱或潮濕等環境中，常規屏蔽材料的耐高低溫和耐腐蝕性能一般很差，屏蔽性能發生大幅衰減，無法滿足實際使用需要。

因此，人們對于高性能電磁屏蔽材料提出了更高的性能需求，要求其在兼具薄、輕、寬、強的特性之外在特殊環境下具備極好的耐高低溫和耐腐蝕性。聚酰亞胺纖維材料以其極好的耐高低溫性能、優異的柔軟性以及高強度等特點而受到廣泛的關注。然而，對于聚酰亞胺纖維來說由于其不導電、不導磁因而對入射電磁波沒有明顯屏蔽效果。

因此，為了獲得高性能的電磁屏蔽材料，通常需要賦予聚酰亞胺纖維以優異的導電性和導磁性。一般來說對高分子基體進行表面金屬化是使其獲得優異的導電性和導磁性的常用方法。

高分子材料的表面金屬化方法可以分為兩大類：第一類是干法，主要包括物理氣相沉積法和化學氣相沉積法等。物理氣相沉積法又可以分為真空蒸發法和磁控濺射法。真空蒸發法可以在極端時間內實現在高分子材料表面形成金屬鍍層，但是金屬層與高分子基底間的結合力較差，而且真空蒸發方式也限定了只能使用像鋁這樣具有較低熔點的金屬材料，使其應用受到了極大限制。磁控濺射法利用高能離子轟擊金屬靶材，使得靶材原子獲得足夠能量發生濺射并沉積在高分子材料表面；相較于真空蒸發法，磁控濺射法能夠提高金屬鍍層與高分子基底間的結合力，并且適用于鋁、銀、鎳等多種金屬材料，但是對于具有空間結構的三維體材料(例如纖維無紡布)的內表面的金屬化存在使用限制，且設備成本造價較高。化學氣相沉積法利用反應氣體在基底表面發生化學反應實現金屬原子沉積，得到的金屬膜層均勻致密，其與基底的結合力也較強；但是該方法反應溫度通常很高(900～2000℃)，容易導致基底變形和組織變化，不適用于高分子材料。第二類是濕法，主要包括電鍍、氧化還原法和化學鍍等。電鍍利用電解作用實現高分子材料的表面金屬化，該方法鍍層結晶均勻，粗糙度較低，其與基底結合力較強，無脫皮、針孔、毛刺等現象；但是該方法需要使用對環境有害的鉻/鎳金屬衍生物，而且目前應用電鍍法最多的高分子材料主要是ABS和聚丙烯(PP)，其次是聚砜(PSF)、聚碳酸酯(PC)和聚四氟乙烯(PTFE)等，但應用難度較大。化學還原法是通過金屬鹽和聚合物分子之間形成螯合物，將金屬離子引入到高分子材料表面，再利用還原劑將金屬離子還原，從而在基底表面形成金屬層。與化學還原法不同，化學鍍法利用“粗化-活化”工藝可以實現在高分子材料表面形成誘發后續金屬離子還原反應的活性催化中心并以此實現金屬鍍層在基底材料表面的均勻負載。該方法操作簡單、均鍍能力強，適用于形狀復雜，具有內孔或內腔的鍍件材料，鍍層均勻致密，孔隙率低，且適用性強，可在金屬、非金屬、高分子基體上沉積鍍層。

而常規化學鍍前處理，特別是粗化過程，是影響金屬層與基底間結合力的關鍵。而大多數高分子材料由于表面惰性，難以進行有效的表面粗化。另一方面，活化作為化學鍍前處理的關鍵步驟，直接影響著催化劑在鍍件表面附著的均勻性和選擇性，決定著鍍層本身的連續性。目前多以鈀活化為主，成本較高，污染較大。