CN100508716C - 电磁波吸收材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于频率在30MHz至1GHz之间的电磁波吸收材料。将绝缘高分子添加碳及钛酸钡后，经混合或混炼后，可视情况加入偶合剂、分散剂、或流动助剂。上述混合物经射出成型后，可匹配所有复杂外型，对30MHz电磁波的吸收率大于99.7%，对1GHz电磁波的吸收率大于95%。

Description

电磁波吸收材料
技术领域
本发明涉及一种复合材料，更具体地，涉及该材料在电磁波吸收中的应用。
背景技术
为了使一般电器用品产生的电磁波不致影响人体，近年来业界开发了多种电磁波遮蔽材料。美国专利第5571991号、第5714102号、第5595689号；德国专利第3248658号；WO专利公开号第98/05043号、第96/28007号；日本专利申请平05-306602号、昭58-236080号；或欧洲专利第0218183号、第0454311号、第0401141号等专利，系于塑料材料中添加导电材料如不锈钢、铜、铝、镀镍的碳纤维等，不但昂贵而且射出成型易有浮纤或聚纤等问题。
美国专利第5696169号在塑料外壳上真空蒸镀厚度大于一微米的金属，易有附着力不佳、不耐刮、制程废水排放等问题，且部份导电漆脱落则会造成遮蔽效果不良。
此外，现有技术亦有将磁性材料如氧化铁、氧化锌、氧化锰等磁粉烧结成型。或在弹性体(如异戊烯橡胶、腈基橡胶、或硅酮橡胶等)内添加磁粉如铁氧磁粉或金属粉后，混炼成薄片。此薄片在一般家用电器的电磁波范围(30MHz至1GHz之间)内的遮蔽效率小于10db(分贝)，无法有效遮蔽电磁波。在此必须说明的是，10db指的是有90％的电磁波被遮蔽，20db指的是有99.9％的电磁波被遮蔽，以此类推。
美国专利第5201039号、第3213605号、第3139096号；WO专利早期公开第05/084097号；日本专利第0232786号、第4129312号、第7326543号、第2075785号；罗马尼亚专利第2124788号；英国专利第2277217号；及欧洲专利第1308971号等专利则是采用复合组件，其具有陶瓷电容、电极板、金属片、及磁粉，组合成穿透型结构(L-C型)以遮蔽电磁波。
美国专利第5512196号、第5407129号、第5856700号及欧洲专利第0583809 B1号则是混合铁电材料及磁性材料后以高压压合再经高温烧结成型。此种作法形成的复合材料几乎无法遮蔽100MHz以下的电磁波，且成型方式昂贵费时。
发明内容
为解决现有技术中电磁波吸收材料的成型方式耗时耗工，且无法适用于一般家电的电磁波范围(30MHz至1GHz之间)等缺点，本发明提供一种电磁波吸收材料，包括钛酸钡粉末；碳；以及绝缘高分子；其中所述碳及所述钛酸钡粉末均匀分散于所述绝缘高分子中。
附图说明
图1为本发明优选实施例与对比例的比较曲线图。
具体实施方式
本发明提供可适用于各种复杂外型的电磁波吸收材料及其形成方法。首先，将绝缘高分子添加碳及钛酸钡粉末，以双螺杆混炼机或其它合适的机器于200至250℃之间混炼之后，可视情况加入偶合剂、分散剂、或流动助剂。上述混合物经射出成型后，可匹配所有复杂外型，对30MHz电磁波的吸收率可大于99.7％，对1GHz电磁波的吸收率可大于95％。以100重量份绝缘高分子为基准计算，钛酸钡粉末占约5至30重量份，而碳占约2至10重量份。
合适的绝缘高分子可为聚碳酸酯(PC)、苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、或上述的组合。在本发明的优选实施例中，绝缘高分子可为PC/ABS，如奇美所售的PC-540或PC-510及奇异所售的GE C2800、GE C6600、或GE C2950。
钛酸钡粉末的形状优选为粒径介于约100nm至6μm之间的球形或椭圆形，或粒径介于约0.5μm至10μm之间的长条状或片状。钛酸钡粉末优选为钙钛矿结构(perovskite)，优选的结晶形态为四方晶系，且优选的介电常数介于约20至2000之间。一般的钛酸钡结构式为BaxTiyO3，本发明的x/y以4/1至1/5为优选。
本发明所用的碳可为石墨粉末、碳纤维、碳黑粉末、或上述的组合。若采用石墨，则其形状可为球形、椭圆形、长条状、或片状。若采用碳纤维，其直径/长度比可介于约1/10至1/100之间。
在本发明优选实施例中，以绝缘高分子作基准(100重量份)，可视情况添加0.5至4重量份的偶合剂、0.5至6重量份的分散剂，1.0至7重量份的流动助剂、或0.1至1重量份的抗氧化剂。在本发明优选实施例中，偶合剂可为台湾塑料公司所售的ken-React、长兴化工所售的Lica38或Lica44。优选的分散剂可为台湾塑料公司所售的Krator Fg1901、或国乔化工所售的KD10或KD01。流动助剂可为一般业界公知的硬酯酸镁或硬酯酸钙。合适的抗氧化剂可为国乔化工所售的Irganox1076(Ao-3)或P-3。为使本领域的技术人员更清楚本发明的特征，特例举下述的优选实施例及对比例。
[实施例1]
将10重量份的钛酸钡粉末及3重量份的石墨粉加入100重量份的PC/ABS混合后，将此混合物倒入双螺旋杆混炼机的进料槽，其温度为200℃。接着在220℃的混炼机的压缩段加入1.5重量份的偶合剂(Lica38)、2重量份的分散剂(KD10)、及2.5重量份的流动助剂(硬酯酸镁)。最后在250℃的混炼机的熔融段加入0.2重量份的抗氧化剂(Irganox1076(Ao-3))。上述的复合材料经水浴冷却切粒后，射出成型为厚度3毫米的薄片(编号1)，其电磁波吸收参数如表一，可清楚地发现在30MHz至1GHz之间的吸收效率均大于10db，即吸收90％以上的电磁波。
表一
Figure C200610136062D00061
[实施例2]
将20重量份的钛酸钡粉末及7重量份的石墨粉加入100重量份的PC/ABS混合后，将此混合物倒入双螺旋杆混炼机的进料槽，其温度为200℃。接着在220℃的混炼机的压缩段加入1.5重量份的偶合剂(Lica38)、2重量份的分散剂(KD10)、及2.5重量份的流动助剂(硬酯酸镁)。最后在250℃的混炼机的熔融段加入0.2重量份的抗氧化剂Irganox1076(Ao-3)。上述的复合材料经水浴冷却切粒后，射出成型为厚度3毫米的薄片(编号2)，其电磁波吸收参数如表二，可清楚地发现在30MHz至1GHz之间的吸收效率均大于10db，即吸收90％以上的电磁波。
表二
Figure C200610136062D00071
[实施例3]
将10重量份的钛酸钡粉末及3重量份的石墨纤维加入100重量份的PC/ABS混合后，将此混合物倒入双螺旋杆混炼机的进料槽，其温度为200℃。接着在220℃的混炼机的压缩段加入1.5重量份的偶合剂(Lica38)、2重量份的分散剂(KD10)、及2.5重量份的流动助剂(硬酯酸镁)。最后在250℃的混炼机的熔融段加入0.2重量份的抗氧化剂Irganox1076(Ao-3)。上述的复合材料经水浴冷却切粒后，射出成型为厚度3毫米的薄片(编号3)，其电磁波吸收参数如表三，可清楚发现在30MHz至1GHz之间的吸收效率均大于10db，即吸收90％以上的电磁波。
表三
Figure C200610136062D00072
[实施例4]
将10重量份的钛酸钡粉末及3重量份的碳黑粉末加入100重量份的PC/ABS混合后，将此混合物倒入双螺旋杆混炼机的进料槽，其温度为200℃。接着在220℃的混炼机的压缩段加入1.5重量份的偶合剂(Lica38)、2重量份的分散剂(KD10)、及2.5重量份的流动助剂(硬酯酸镁)。最后在250℃的混炼机的熔融段加入0.2重量份的抗氧化剂Irganox1076(Ao-3)。上述的复合材料经水浴冷却切粒后，射出成型为厚度3毫米的薄片(编号4)，其电磁波吸收参数如表四，可清楚发现在30MHz至1GHz之间的吸收效率均大于10db，即吸收90％以上的电磁波。
表四
Figure C200610136062D00081
[对比例1]
将3重量份的碳黑粉末加入100重量份的PC/ABS混合后，将此混合物倒入双螺旋杆混炼机的进料槽，其温度为200℃。接着在220℃的混炼机的压缩段加入1.5重量份的偶合剂(Lica38)、2重量份的分散剂(KD10)、及2.5重量份的流动助剂(硬酯酸镁)。最后在250℃的混炼机的熔融段加入0.2重量份的抗氧化剂Irganox1076(Ao-3)。上述的复合材料经水浴冷却切粒后，射出成型为厚度3毫米的薄片。
[对比例2]
取纯的钛酸钡粉末烧结成型后，以机械加工的方式切片成厚度3毫米的薄片。
[对比例3]
将10重量份的钛酸钡粉末加入100重量份的PC/ABS混合后，将此混合物倒入双螺旋杆混炼机的进料槽，其温度为200℃。接着在220℃的混炼机的压缩段加入1.5重量份的偶合剂(Lica38)、2重量份的分散剂(KD10)、及2.5重量份的流动助剂(硬酯酸镁)。最后在250℃的混炼机的熔融段加入0.2重量份的抗氧化剂Irganox1076(Ao-3)。上述的复合材料经水浴冷却切粒后，射出成型为厚度3毫米的薄片。
如图1所示，为本发明实施例4与对比例1-3的比较曲线图。由图1可清楚地发现纯的钛酸钡在100MHz以下几乎无效，而只混掺碳黑的绝缘高分子及只混掺钛酸钡的绝缘高分子对30MHz至1GHz的电磁波的吸收率均小于10db(不到90％)。只有同时混掺钛酸钡粉末及碳的实施例对30MHz至1GHz的电磁波均有大于10db的吸收率。特别是在3C产品的电磁波波段(30至100MHz)，本发明具有特别突出的效果(近似于40db)。
虽然本发明已以多个优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围下，应当可作任意更动与润饰，因此本发明的保护范围应以所附的权利要求书所限定的范围为准。

Claims (18)

1.一种电磁波吸收材料，包括：
钛酸钡粉末；
碳；以及
绝缘高分子；
其中所述碳及所述钛酸钡粉末均匀分散于所述绝缘高分子中；
其中所述绝缘高分子占100重量份；所述钛酸钡粉末占5至30重量份；所述碳占2至10重量份。
2.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述电磁波吸收材料的30MHz电磁波吸收率大于99.97％。
3.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述电磁波吸收材料的1GHz电磁波吸收率大于95％。
4.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述钛酸钡粉末的形状为粒径介于100nm至6μm之间的球形或椭圆形。
5.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述钛酸钡粉末的形状为粒径介于0.5μm至10μm之间的长条状或片状。
6.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述钛酸钡粉末为钙钛矿结构。
7.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述钛酸钡粉末的结晶为四方晶系。
8.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述钛酸钡粉末的结构式为BaxTiyO3，x/y介于4/1至1/5之间。
9.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述钛酸钡粉末的介电常数介于20至2000之间。
10.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述碳包括石墨粉末、碳纤维、碳黑粉末、或上述的组合。
11.如权利要求10所述的电磁波吸收材料，其中所述石墨粉末的形状包括球形、椭圆形、长条状、或片状。
12.如权利要求10所述的电磁波吸收材料，其中所述碳纤维的直径/长度比介于1/10至1/100之间。
13.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，其中所述绝缘高分子包括聚碳酸酯、苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物、聚丙烯、聚乙烯、或上述的组合。
14.如权利要求1所述的电磁波吸收材料，还包括偶合剂、分散剂、流动助剂、抗氧化剂，或上述的组合。
15.如权利要求14所述的电磁波吸收材料，其中所述偶合剂占0.5至4重量份，以100重量份绝缘高分子作基准。
16.如权利要求14所述的电磁波吸收材料，其中所述分散剂占0.5至6重量份，以100重量份绝缘高分子作基准。
17.如权利要求14所述的电磁波吸收材料，其中所述流动助剂占1.0至7重量份，以100重量份绝缘高分子作基准。
18.如权利要求14所述的电磁波吸收材料，其中所述抗氧化剂占0.1至1重量份，以100重量份绝缘高分子作基准。
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