CN101155504B - 屏蔽电磁辐射的复合塑料及其用途 - Google Patents

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Abstract

屏蔽电磁辐射的复合塑料涉及具有电磁屏蔽效能的特种功能塑料。本发明为三层复合式结构，内外两层由普通工程塑料构成，中间层为金属粉末/导电聚合物以及树脂为基体的复合电磁屏蔽材料。内外两层工程塑料的厚度范围从0.05毫米到10毫米，中间金属粉末/导电聚合物及树脂构成的电磁屏蔽材料的厚度为0.1毫米到4毫米，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的频率范围大于40dB。制成的具有电磁屏蔽效能的塑料外壳，不仅电子设备与人体接触的外壳部分不导电，而且内壳接触面也不导电，具有使用安全并防止电子元件与外壳接触短路以及屏蔽效能高的优点，可用于制作具有电磁屏蔽效能的电子设备产品的外壳。

Description

屏蔽电磁辐射的复合塑料及其用途
技术领域
本发明涉及工程塑料，特别涉及具有电磁屏蔽效能的特种功能塑料。
背景技术
随着电子技术和电子设备的进步，电磁波对电子设备的正常使用和人类健康地危害需要得到治理。发明具有电磁屏蔽效能的塑料产品，用于制作具有电磁屏蔽效能的电子设备产品的外壳具有较大的应用前景。
虽然目前国内外都有对于导电塑料的研究，但主要集中在利用碳纤维，镀镍碳纤维或不锈钢纤维通过塑料制作工艺制成导电塑料。根据文献《LDPE-不锈钢纤维电磁屏蔽材料的性能研究》，《不锈钢纤维填充热塑性导电塑料研究进展》，《Conductive plastics for electrical and electronicapplications》等文献的介绍，都是利用各种导电填料与工程塑料母粒混合后，通过混链和注塑等工艺制成导电塑料。一般而言其制作方法比较复杂，技术含量高，工艺难以控制。同时由于少量导电纤维的加入难以得到高屏蔽效能，而增加导电填料又造成注塑工艺困难，所以目前主要还在研究阶段，难以大规模应用。同时这种导电塑料在实际应用中由于整个塑料具有导电性，所以使用安全和电子元件的短路问题也限制了应用领域。
目前需要实现电磁屏蔽的电子设备的外壳往往有金属板材冲压而成，例如计算机机箱，微波炉外壳等等，这种金属外壳往往难以制作形状复杂的制品，同时利用金属材料制成的电子设备外壳往往具有较重的重量，而且接缝处难以封装会造成电磁波泄漏，所以对于某些电子设备难以实现电磁屏蔽，例如手机的外壳。而正在大量研究开发的电磁屏蔽涂料如果简单涂覆到塑料外壳上，往往由于涂料的耐括性和耐磨性的问题难以保证长期的电磁屏蔽效能。
发明内容
本发明提出一种屏蔽电磁辐射的复合塑料，有三层结构，中间层由具有自粘接特性的复合电磁屏蔽材料组成，使塑料具备屏蔽效能。制成的具有电磁屏蔽效能的塑料外壳，使用安全，屏蔽效能高。同时其构成为简单的复合制备，生产简单，产品成本低廉，可用于制作具有电磁屏蔽效能的电子设备产品的外壳。
用于屏蔽电磁辐射的复合塑料为三层复合式结构，内外两层由普通工程塑料构成，中间层为金属粉末/导电聚合物以及树脂为基体的复合电磁屏蔽材料。内外两层的工程塑料的厚度范围从0.05毫米到10毫米，中间金属粉末/导电聚合物及树脂构成的电磁屏蔽材料的厚度为0.1毫米到4毫米，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的频率范围大于40dB。
所采用的工程塑料可以根据使用性能的要求采用PP、PC-ABS或ABS等。
这种复合塑料用于制作屏蔽电磁辐射的电子设备产品的外壳，例如手机外壳、电视机外壳和计算机外壳等。
上述复合塑料的制备方法为，首先根据使用情况，利用普通注塑设备注塑出复合应用要求的工程塑料构件，工程塑料构件应注塑出两片，其厚度应为实际塑料外壳的1/2减去电磁屏蔽材料的厚度，其厚度范围可以是0.05毫米到10毫米。工程塑料构件的尺寸应考虑内外层相配合的尺寸公差要求。中心为一种金属粉末/导电聚合物为导电填料，有机树脂为基体的复合电磁屏蔽材料，选用树脂必须具有自粘接性能，可以将内外层塑料构件紧密粘接并具有要求的结合强度，电磁屏蔽涂料与塑料之间的附着力大于0.2MPa。首先将内外层塑料的需要与电磁屏蔽材料接触的面用砂纸打磨，以增加电磁屏蔽材料与塑料之间的附着力。打磨后用丙酮和酒精对接触面进行清洗。将电磁屏蔽材料喷涂在经过处理的外层工程塑料构件的内则面或内层工程塑料构件的外则面或两者同时喷涂，喷涂后将两层工程塑料涂有电磁屏蔽材料的面相对粘接后干燥。其中中间部分的电磁屏蔽材料的厚度可以是0.1毫米到4毫米。
本发明与现有技术相比，复合塑料构成了所谓的“三明治”式的结构，两片工程塑料与中间层的电磁屏蔽材料可以直接粘接而成，中间由树脂为基体制备的电磁屏蔽材料具有自粘接性。其特点是：(1)提供了一种利用具有电磁屏蔽效能的塑料来取代目前常用的金属外壳的可行方案，可以生产形状复杂的电子设备外壳，并具有重量轻，易于加工，成本低的特点；(2)这种电磁屏蔽塑料的电磁屏蔽效能完全由中间部分的电磁屏蔽涂料决定，因此可以根据实际的使用要求，选用不同的组分配比电磁屏蔽涂料来获得最好的价格/性能比；(3)由于电磁屏蔽材料在两层塑料之间，所以可以长期使用，而不需考虑它的耐括性和耐磨性；(4)由于电磁屏蔽导电材料仅仅在两层绝缘的工程塑料之间，所以使用过程中与用户接触的部分和与电子原件接触的部分均为不导电材料，保证了用户的使用安全和不会因为塑料外壳的压缩和变形造成电子原件的短路；(5)其中使用的金属粉末/导电聚合物屏蔽组分一具有高粘接性能的树脂为基体，可以实现结构的自粘接，(6)利用本发明的方法制备的塑料一方面具有塑料产品易于成形可以加工成各种形状的外壳产品的特点，另一方面又使塑料外壳产品具有了导电材料才具备的电磁屏蔽防止电磁辐射的特点，构成了一种新型的应用材料。
本发明制备的电子设备的塑料外壳的电磁屏蔽效能完全取决于中间层复合电磁屏蔽材料的屏蔽效能。其内外层完全由一般的工程塑料制成，可以是PP，ABS或PC/ABS，或它们的任意组合。因此内外层均为不导电的塑料，电子设备与人体接触的外壳部分不导电，内壳接触面不导电，具有使用安全并防止电子元件与外壳接触短路的优点。
具体实施方式
实施例1：选用PC/ABS工程塑料，经注塑制成直径为115毫米的两个塑料圆片，每片的厚度为0.8毫米。以15％体积分数的Ni粉和10％导电聚苯胺加上丙烯酸树脂制备复合电磁屏蔽材料，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的频率范围内为50dB。首先将工程塑料需要涂覆电磁屏蔽涂料的一面用水砂纸打磨，然后先用丙酮擦洗，再用无水酒精擦洗后晾干。将复合电磁屏蔽材料涂覆在工程塑料的圆片的一面上，然后将上层塑料片覆盖。经自然干燥后形成三层结构的具有电磁屏蔽效能的塑料片。其中电磁屏蔽材料的厚度为0.3毫米。制得后的试样在30MHz-1500MHz的频率范围内其屏蔽效能为50dB。
实施例2：选用PP工程塑料，经注塑制成直径为115毫米的两个塑料圆片，每片的厚度为1毫米。以20％体积分数的Ni粉和5％导电聚苯胺粉末加上丙烯酸树脂制备复合电磁屏蔽材料，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的频率范围内为55dB。首先将工程塑料需要涂覆电磁屏蔽涂料的一面用水砂纸打磨，然后先用丙酮擦洗，再用无水酒精擦洗后晾干。将复合电磁屏蔽材料涂覆在两层工程塑料的圆片的一面上，然后将两层塑料片覆盖。经自然干燥后形成三层结构的具有电磁屏蔽效能的塑料片。其中电磁屏蔽材料的厚度为0.4毫米。制得后的试样在30MHz-1500MHz的频率范围内其屏蔽效能为55dB。
实施例中的复合塑料可以满足手机、电视机和计算机等电子设备外壳防止电磁辐射的需要。

Claims (3)

1.一种屏蔽电磁辐射的复合塑料，为三层复合式结构，其特征在于，内外两层由普通工程塑料构成，中间层为金属粉末、导电聚合物以及树脂为基体的复合电磁屏蔽材料；内外两层的工程塑料的厚度范围从0.05毫米到10毫米，中间金属粉末、导电聚合物及树脂构成的复合电磁屏蔽材料的厚度为0.1毫米到4毫米，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的频率范围大于40dB。
2.如权利要求1所述的屏蔽电磁辐射的复合塑料，所采用的工程塑料可以根据使用性能的要求采用PP、PC-ABS或ABS。
3.如权利要求1所述的屏蔽电磁辐射的复合塑料，所述复合塑料用于制作屏蔽电磁辐射的电子设备产品的外壳。
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