CN101740142A - 电磁波吸收制品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种制造电磁波吸收制品的方法以及采用该方法制备的电磁波吸收制品。本发明的方法包括将扁平型粉末吸波剂或纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合，然后装入模具中，进行旋转模塑成型。通过控制温度和转速使得扁平型粉末吸波剂或纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。配合使用层压成型工艺，可以制造厚度精确控制的二维电磁波吸收制品；通过模具设计，可以得到多种三维电磁波吸收制品。

Description

电磁波吸收制品及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种应对电磁噪声的电磁波吸收制品及其制造方法。

背景技术：

目前，电磁兼容问题是人类所面临的难题之一。它影响着电子设备的安全与可靠性，同时也在危害着人类身体健康。电磁兼容问题引起了世界各国的重视，特别是近几十年以来，进行了大量的研究工作并取得一定的成果。

解决电磁兼容问题有电磁屏蔽和电磁吸收两种方式。电磁屏蔽是使用屏蔽材料将电磁波限制在一定空间内而达到防护目标的一种措施；电磁吸收是将电磁波能量转化为热能或其他形式能量而消除电磁辐射的一种措施。近些年来，电磁波吸收薄片(二维电磁波吸收制品)由于二次辐射小而引起广泛的关注。

一般来说，电磁波吸收薄片是由具有吸波性能的吸波剂与高分子材料复合而成的薄片状制品。由于近场电磁波的磁场分量大，损耗主要以磁损耗为主，吸波剂一般为磁性材料。考虑到退磁场以及趋肤深度，一般将吸波剂制成大纵横比的扁平型粉末或大长径比的纤维。

扁平型粉末在电磁波吸收薄片的面内取向分布，有利于提高磁导率及填充率(参见日本发明专利公开号：JP2000004097A)。日本发明专利JP11074140A公开了一种扁平型粉末在面内取向的方法：挤压成型。通过挤压，扁平型粉末在面内取向分布，有利于提高磁导率。受加工方式的影响，该方法得不到高填充率的电磁波吸收薄片。

中国发明专利公开号：CN1586098A公开了一种获得高填充率电磁波吸收薄片的方法，填充率高达75vol.％，具体工艺如下：先将扁平型粉末绝缘包覆；随后经过轧制工艺，将扁平型粉末塑性变形、相互结合、取向分布。然而该工艺仅适用于具有较好的塑性变形能力的吸波剂材料。

涂布工艺也被用来制备电磁波吸收薄片。将吸波剂分散到高分子涂料中，制备出浆料，然后在某种基材上涂布，加热使溶剂挥发，成膜得到电磁波吸收薄片，该方法能够获得较高填充率(约50vol.％)、厚度很薄(0.1mm)的电磁波吸收薄片(参见日本发明专利JP2000243615A、JP2006207001A)。该工艺能够获得取向度很好的电磁波吸收薄片，其原理简述如下：浆料粘度很小，涂布到基材上时，由于重力和刮刀的剪切力，扁平型粉末吸波剂贴在基材上，这样实现取向分布。然而，该工艺存在两方面的问题：一方面，该工艺要消耗大量的具有一定毒性的有机溶剂，如二甲苯、甲苯、异丙醇、氮-氮二甲基甲酰胺等，如不注意回收和做好防护措施，会污染环境和危害操作人员身体健康；另一方面，该工艺对纤维吸波剂的分散效果并不理想。

以上工艺都是用来制备吸波剂取向型的电磁波吸收薄片，对于制备其它形状较复杂的三维电磁波吸收制品是不适用的。在电磁兼容领域，采用电磁屏蔽装置来解决电磁干扰问题。中国发明专利公开号：CN101150123A公开了一种具有电磁屏蔽罩盖的半导体封装结构。该电磁屏蔽罩盖设于该两基板之间，以屏蔽该两基板的芯片间的电磁干扰。电磁屏蔽装置能够有效地消除该装置两侧的电磁干扰，但对同一侧的芯片，可能会加剧电磁干扰，这是因为电磁屏蔽装置将电磁波的能量大部分反射，吸收的部分很少。如果电磁屏蔽装置采用具有吸波性能的材料来制作，能够达到既不透射也不反射的效果，该类装置在本发明中称为三维电磁波吸收制品。注射成型成型工艺通常并不适合于制备电磁波吸收制品，因为在如此得到的电磁波吸收制品中吸波剂是杂乱分布的。

综上所述，现有技术中用于制备电磁波吸收制品的工艺通常无法得到在吸波剂填充率和吸波剂取向分布两方面均良好的电磁波吸收制品，因此所得电磁波吸收制品的吸波性能不佳，导致其无法理想地应用于目标用途。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使吸波剂良好取向分布的制造方法以及采用该方法制备的电磁波吸收制品。

本发明者在寻求吸波剂取向分布的制造方法过程中，发明了一种能够满足不同形状的吸波剂取向分布，而且能够成型电磁波吸收制品的制造方法。其中，吸波剂类型包括扁平型粉末和纤维两类；电磁波吸收制品包含二维和三维结构，二维结构的电磁波吸收制品也称为电磁波吸收薄片，三维结构的电磁波吸收制品为类似于电磁屏蔽罩盖的制品，例如电子设备的壳体。

本发明的三维电磁波吸收制品制造方法包括以下工序：提供扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂；将扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合得到混合物；和将混合物装入模具中进行旋转模塑成型；脱模后即可得到吸波剂在其中取向分布的三维电磁波吸收制品。

本发明的二维电磁波吸收制品的制造方法包括以下工序：提供扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂；将扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合得到混合物；将混合物装入圆筒形模具中，并以圆筒形模具的中心轴进行单轴旋转进行旋转模塑成型，脱模后得到管状中间体；将所述管状中间体沿母线方向切开得到二维薄片；和对一个所述二维薄片或多个所述二维薄片的叠层体进行层压，通过控制层压期间的温度和压力得到目标厚度的二维电磁波吸收制品。

在预先混合工序之前，优选对扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂进行去应力热处理和/或绝缘包覆处理。为了保证高分子材料具有足够的流动性，在预定的旋转模塑成型加工温度下，热塑性高分子材料的熔融指数优选大于5g/10min(按标准ASTM D 1238测定)。

在旋转模塑成型工序中，通过控制温度使得高分子材料处于熔融状态从而具有流动性；通过控制转速，使得扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在离心力作用下取向分布，相互紧密排列。高分子材料的流动性主要是通过提高加工温度来控制。为了获得较好的流动性，旋转模塑成型期间的温度优选在100-450℃范围内，且更优选在150-350℃范围内。吸波剂的取向分布、相互紧密排列是靠离心力来实现的；并且离心力越大，取向度越好，吸波剂排列越紧密。为此，要求控制转速，使得吸波剂所受的离心力大于1G(G为吸波剂的重力)。如果转速过大，会造成两方面的问题，一是对电机要求太高，二是吸波剂严重偏聚。因此有必要控制转速，使得吸波剂所受的离心力小于100G。优选地，在旋转模塑成型中，吸波剂所受的重力为5-50G。为了降低工艺的难度以及满足高速旋转，可在旋转模塑成型中使模具绕单轴旋转。

在制备二维电磁波吸收制品中的层压成型工序中，是将所得旋转模塑中间体(比如管状中间体)剪开，放入层压模具中，加热加压从而将旋转模塑中间体成型为厚度精确控制、表面粗糙度小的电磁波吸收薄片。层压成型工序中只需要高分子材料具有一定可塑性，因此不需要很高的温度。在层压成型工序中，加热温度优选设定为120-250℃。

本发明中所使用的扁平型粉末吸波剂可由任何具有电磁波吸收性能的材料制成。优选地，本发明中所使用的扁平型粉末吸波剂由选自铁基、钴基和镍基非晶合金的一种或多种材料制成。

本发明中所使用的纤维吸波剂可由具有软磁性能的金属丝制成。优选地，本发明中所使用的纤维吸波剂为玻璃包覆的铁基、钴基或镍基非晶合金的金属纤维，或者是这些纤维的组合。

本发明电磁波吸收薄片的制造方法无需使用有机溶剂来制备浆料，因此能够实现清洁生产，这也是本发明方法的显著优点。

在本发明方法中，用于进行旋转模塑成型的高分子材料是热塑性塑料、热塑性弹性体、液态树脂或其组合。具体地，所述热塑性塑料包括但不限于：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、尼龙、聚碳酸脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、纤维素、聚苯乙烯或聚苯硫醚。所述热塑性弹性体包括但不限于：聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体或聚烯烃类热塑性弹性体。所述液态树脂包括但不限于：浇注型聚氨酯、环氧树脂或有机硅树脂。

通过本发明的上述电磁波吸收薄片制造方法，能够获得一种电磁波吸收薄片，其特征在于：扁平扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。扁平扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向度θ满足80°≤θ≤90°，其中取向度θ的定义如下：扁平型粉末吸波剂平面或纤维吸波剂纵向与该吸波剂位置处的电磁波吸收制品法线的夹角(如图6所示)。

通过本发明的上述三维电磁波吸收制品制造方法，能够获得一种电磁波吸收制品，其特征在于：该电磁波吸收制品具有三维形状结构，扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。扁平扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向度θ满足80°≤θ≤90°。

本发明的电磁波吸收制品具有以下共同特征：扁平型粉末吸波剂的厚度为0.1μm-1μm，纵横比D/t(D：所述扁平型粉末吸波剂的直径，t：所述扁平型粉末吸波剂的厚度)10-500。纤维吸波剂平均直径D为5μm＜D≤15μm，长径比L/D(L：所述纤维吸波剂的长度，D：所述纤维吸波剂的直径)为100-5000。此外，所述扁平型粉末吸波剂和纤维吸波剂的取向度。

考虑到吸波效果和成型工艺，本发明的电磁波吸收制品中吸波剂的总填充率(扁平型粉末吸波剂和纤维吸波剂)优选在10vol.％-50vol.％范围内。填充率与吸波剂的比表面积(单位体积的表面积)有关，比表面积越大，所能得到的最大填充率越小。

附图说明

图1为本发明电磁波吸收薄片的制造工序示意图。

图2为本发明旋转模塑工序中吸波剂的取向过程示意图。

图3为本发明的填充率为20％的电磁波吸收制品的截面图(扫描电镜背散射电子成像)。

图4为本发明实施例1中离心力为10G时得到的填充率为35％的电磁波吸收薄片的截面图(扫描电镜背散射电子成像)。

图5为实施例1中电磁波吸收薄片的平行于其表面的截面图(扫描电镜背散射电子成像)。

图6为吸波剂取向度的表征参数θ的示意图。

图7为吸波剂处于完全取向分布状态的电磁波吸收薄片的截面示意图。

图8为三维电磁波吸收制品——防电磁干扰罩盖的制造工序图。

图9为实施例1中水雾化法制备的磁性粉末的扫描电镜形貌图。

图10为实施例1中制备的扁平型粉末的扫描电镜形貌图。

图11为实施例1中通过不同离心力制备的电磁波吸收薄片的复数磁导率实部的频率特性。

图12为实施例3中通过气雾化法制备的FeNi₅₀磁性粉末的扫描电镜形貌图。

图13为实施例3中制备的扁平型FeNi₅₀磁性粉末的扫描电镜形貌图。

图14为实施例4中纤维吸波剂填充的电磁波吸收薄片的S₁₁参数频率特性。

图15为实施例4中纤维吸波剂填充的电磁波吸收薄片的S₂₁参数频率特性。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。在本说明书中，为简便起见，当提及“吸波剂/粉末的纵横比”时，意指吸波剂/粉末中所含颗粒的平均纵横比；类似地，当提及“纤维吸波剂的长径比”时，意指纤维吸波剂中所含纤维的平均长径比。

如图1所示，电磁波吸收薄片的制造方法具有以下工序：将已处理好的扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合；将混合物装入模具中进行旋转模塑成型，如图1(a)-(d)；将旋转模塑成型制品进行层压成型工序如图1(e)-(f)。在预先混合工序中，将已进行去应力热处理和/或绝缘包覆的扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与高分子材料预先混合。这里的高分子材料为能够进行旋转模塑成型的热塑性高分子粉末料，粉末直径最好小于500μm；直径越小，与吸波剂混合均匀性越好，同时流动性好，有利于模塑成型。到目前为止，能够进行旋转模塑成型的热塑性高分子材料包括：热塑性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、尼龙、聚碳酸脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、纤维素、聚苯乙烯、聚苯硫醚等；热塑性弹性体，如聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体等。随着技术的发展，能够进行旋转模塑成型的热塑性高分子材料在不断增多。为了保证高分子材料的流动性，热塑性高分子材料的熔融指数优选大于5g/10min(按标准ASTM D1238测定)。熔融指数越大，流动性越好，越有利于旋转模塑变形。为了获得高填充率的电磁波吸收薄片，需要利用具有高熔融指数的热塑性高分子材料。为了保证电磁波吸收薄片的柔性，高分子材料的硬度最好能够小于100(邵氏A硬度)，优选为小于80(邵氏A硬度)。

如图1(a)-(d)所示，为了降低工艺的难度以及满足高速旋转，旋转模塑成型中模具绕单轴旋转。此工序中，高温使得高分子材料处于熔融状态，具有流动性，高分子材料附着在模具内壁。如图2所示，由于模具的高速旋转，使得扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在离心力作用下具有统一的取向，从而实现取向分布。只要离心力大于吸波剂在高分子基体中运动的阻力，吸波剂会一直朝模具内表面方向移动。吸波剂在高分子基体中运动的阻力与高分子的熔体指数有关。为了获得较高的填充率，各类热塑性高分子材料的旋转模塑温度有必要控制在100℃以上。温度过高会引起高分子材料的热降解，因此温度不要超过450℃。对于绝大多数热塑性高分子材料，旋转模塑温度在150-350℃范围内。吸波剂的取向分布、相互紧密排列程度与离心力关系密切：离心力越大，取向度越好，吸波剂排列越紧密。为此，要求控制转速，使得吸波剂所受的离心力大于1G(G为吸波剂的重力)。如果转速过大，会造成两方面的问题：一是对电机要求太高，二是吸波剂严重偏聚。因此有必要控制转速，使得吸波剂所受的离心力小于100G。作为更优选的方案，吸波剂所受离心力为5G-50G。旋转模塑的加工温度和旋转速度是相互影响的，对同种热塑性高分子材料，随着加工温度的提高，熔体指数也会提高，吸波剂在高分子基体中取向和紧密排列的阻力减小，所需的离心力也减小。维持旋转模塑成型处理一定时间以使吸波剂充分取向分布和紧密排列后，在维持模具旋转的同时冷却模具。充分冷却后停止旋转，脱模得到管状旋转模塑制品。这时，可能会发现紧贴模具的表面吸波剂填充率很高，这不影响电磁波吸收薄片的制造。可能还会发现自由表面很粗糙，这也不影响电磁波吸收薄片的制造。

正如本申请中所使用的和本领域技术人员所公知的，旋转模塑又称为滚塑。本发明并不要求旋转模塑的旋转轴必须为双轴或双轴以上，当旋转轴为单轴时，可视为离心浇铸或旋转铸塑。

如图1(e)-(f)所示，在层压成型工序中，将管状旋转模塑制品剪开，在紧贴模具的一面加上一层同种高分子材料的薄膜，厚度最好小于20μm，放入层压模具中，加热加压，旋转模塑制品成型为厚度精确控制，表面粗糙度小的电磁波吸收薄片。层压成型工序中只需要高分子材料具有一定可塑性，不需要很高的温度，加热温度优选为120-250℃。

图3和图4是通过上述方法制备的电磁波吸收制品的截面图(扫描电镜背散射电子成像)，白色的为扁平型粉末吸波剂，灰色的为高分子基体。从图中可以看出，扁平型粉末吸波剂的取向分布非常好。图5为图4中同一电磁波吸收薄片的平行于薄片表面的截面图(扫描电镜背散射电子成像)。从图中可以看出，扁平型粉末吸波剂平面与电磁波吸收薄片表面是大体平行的。为了表征吸波剂的取向度，我们用扁平型粉末吸波剂平面或纤维吸波剂纵向与该吸波剂位置处的电磁波吸收制品法线的夹角(如图6所示)来表述；例如，当吸波剂处于完全取向状态，如图7所示，取向度为90°。吸波剂在成型过程中受到巨大的离心力作用，取向度达到很高的水平，取向度θ能够满足80°≤θ≤90°。随着取向度增加，电磁波吸收薄片的磁导率也会随着增加。

三维电磁波吸收制品制造方法与电磁波吸收薄片的制造方法大体相同，存在以下几个差异：(1)在旋转模塑成型中，模具必须绕双轴旋转；(2)不需层压成型工序，能够使用热固性树脂；(3)三维电磁波吸收制品不需要有一定的柔性，因此能使用的高分子材料范围更广。这里的三维电磁波吸收制品优选是解决电磁兼容问题而设计的罩盖类、壳体类制品，比如在两芯片间安置一罩盖，以消除两芯片间的电磁干扰，并且消除芯片内部的电磁干扰。目前使用较多的是电磁屏蔽罩，该类制品采用良导体制备，能够消除两芯片间的电磁干扰；但对同一芯片，可能会加剧电磁干扰。图8描绘了三维电磁波吸收制品——防电磁干扰罩盖的制造工序图。具体的制造工序如下：将高分子材料与吸波剂混合，装入模具中(图8(a))，旋转模塑成型，混合物均匀附着模具内壁(图8(b))，脱模(图8(c))，即可得到三维电磁波吸收制品。图8(d)表述了防电磁干扰罩盖的应用——防止两电路板芯片间的电磁干扰。

通过挤出、注射工艺，也能成型三维电磁波吸收制品，但无法保证扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。通过旋转模塑成型，实现扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。吸波剂的取向分布能够使得制品具有较高的结构强度，这是复合结构材料领域的技术人员所公知的。高分子基体材料可选自下列中的一种或多种：热塑性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、尼龙、聚碳酸脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、纤维素、聚苯乙烯、聚苯硫醚等；热塑性弹性体，如聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体等；以及液态树脂，如浇注型聚氨酯、环氧树脂、有机硅树脂等。为了保证能够顺利成型，热塑性树脂的熔融指数必须大于5g/10min(按标准ASTM D1238测定)。

扁平型粉末吸波剂优选是扁平型粉末状的具有软磁性能的铁基、钴基、镍基合金粉末。扁平型粉末吸波剂的厚度控制在1μm以下，能够有效抑制涡流的产生，从而降低对电磁波的反射；另一方面，通过球磨的方法难以获得厚度小于0.1μm以下的扁平型粉末。扁平型粉末吸波剂的纵横比D/t(D：所述扁平型粉末吸波剂的直径，t：所述扁平型粉末吸波剂的厚度)小于10时，由于退磁场较大，吸波效果不明显，大于500时，吸波剂直径太大，对电磁波反射很强。纤维吸波剂优选是具有软磁性能的金属丝，如玻璃包覆的铁基、钴基、镍基非晶合金纤维等，受技术水平的限制，该类纤维的平均直径D为5μm＜D≤15μm，实验结果显示，当长径比L/D(L：所述纤维吸波剂的长度，D：所述纤维吸波剂的直径)小于100时，吸波效果不明显；长径比大于5000时，纤维长度过长，影响成型工艺并且不利于取向分布。

综合考虑到吸波效果和成型工艺，吸波剂的总填充率(扁平型粉末吸波剂和纤维吸波剂)优选在10vol.％-50vol.％范围内。当填充率低于10vol.％，吸波效果有限，当填充率大于50vol.％时，需要高分子材料具有非常高的熔融指数和很高的旋转速度；另外，吸波剂填充率过高时，会造成旋转模塑制品强度的下降，带来脱模困难、制品无法满足使用等问题。

一般来说，电磁波吸收薄片的填充率优选在35vol.％-50vol.％范围内，三维电磁波吸收制品的填充率优选在10vol.％-40vol.％范围内。这是从两方面考虑的结果：一是制造方法，电磁波吸收薄片采用单轴旋转，能达到很高的转速，后续还经过层压工艺，能够改善表面质量，而三维电磁波吸收制品直接采用双轴旋转模塑成型，难以获得高的填充率；二是使用角度，电磁波吸收薄片使用时不需要太高的结构强度，而三维电磁波吸收制品往往需要承受一定的负荷，必须有一定的结构强度，填充率不宜过高。

实施例1

采用水雾化法制备Fe₇₄Cr₂Mo₂Sn₂P₁₀Si₆B₂C₂软磁粉末，其显微形貌如图9所示，粉末中的颗粒近似为球形。以无水乙醇为分散介质，在转速为400rpm行星式球磨机中球磨16h，其显微形貌如图10所示，近球形粉末转变为扁平型粉末。所得扁平型粉末的平均厚度约为0.8-1μm，纵横比约为10-80(该粉末中可能存在极少量的不规则小颗粒，由于其含量极少因此不会显著影响产品的吸波性能)。随后，将该粉末在真空热处理中进行热处理，工艺参数为在440℃下保温1小时。采用环氧树脂和低分子聚酰亚胺对粉末进行绝缘包覆，具体操作方式如下：将环氧树脂、低分子聚酰亚胺按质量比3∶2溶入丙酮中，充分溶解后加入扁平型粉末，一边搅拌一边加热，待丙酮全部挥发，扁平型粉末表面包覆一薄层的环氧树脂。这样，完成扁平型粉末吸波剂的制备。

如图1所示的工序，将扁平型粉末吸波剂与500微米的线性低密度聚乙烯混合，填充率为35vol.％。线性低密度聚乙烯的熔融指数为18g/min(按标准ASTM D1238测定)。装入圆筒模具中，升高温度至150℃，旋转模具，使得吸波剂的离心力为5G。

吸波剂的离心力通过公式F＝mω²r计算出来，其中m为吸波剂质量，ω为模具旋转的角速度，r为模具的半径。

旋转30min后，开始冷却模具，温度为40℃时，停止旋转，脱模，得到管状制品。将其从沿轴向剪开，放入0.8mm厚的层压模具中，温度120℃，压力20MPa，层压6min，然后冷却脱模得到0.8mm厚的电磁波吸收薄片。将其冲裁成外径7mm，内径3mm的圆环状样品，采用Agilent E5071B矢量网络分析仪测量其电磁参数的频率特性。

将吸波剂的离心力分别调整为10G、50G，分别重复上述步骤。

将扁平型粉末吸波剂与线性低密度聚乙烯混合，直接采用模压的方法制备圆环状样品，采用Agilent E5071B矢量网络分析仪测量其电磁参数的频率特性。该方法制备的样品，吸波剂为无规分布。

对离心力为10G条件下制备的电磁波吸收薄片，用扫描电镜观察其横截面和平行表面的截面，结果如图4、5所示，吸波剂的取向度很好。

电磁参数的测量结果如图11所示，随着离心力的增大，电磁波吸收薄片的复数磁导率实部(10MHz)由无取向时的20，依次增加到27、33、35。该结果表明，吸波剂取向分布能够提高电磁波吸收薄片的磁导率。

实施例2

采用实施例1相同的方法，制备出扁平型粉末吸波剂。将其以填充率为20vol.％与双组分液态有机硅树脂进行混合，按照图8的制造工序制备三维电磁波吸收制品。该工艺采用双轴旋转，两轴的转速都为100rpm。室温下固化成型6h。脱模，得到三维电磁波吸收制品。

用扫描电镜观察其横截面，如图3所示，吸波剂呈取向分布。

实施例3

为了得到填充率为50vol.％的电磁波吸收薄片，进行了以下实验。

考虑到吸波剂中不定形的小颗粒会降低电磁波吸收薄片的填充率，采用塑性好的FeNi₅₀气雾化粉末(形貌如图12所示)进行球磨。工艺：以无水乙醇为分散介质，在转速为400rpm行星式球磨机中球磨12h，其显微形貌如图13所示，近球形粉末转变为扁平型粉末，其厚度约为0.6-0.8μm，长径比约为50-200。采用流动性很好的浇注型聚氨酯作为高分子基体，与扁平型粉末吸波剂进行混合，装入旋转模具中成型，离心力为50G。旋转30分钟后，加热模具至80°并保温2h，使得聚氨酯交联固化成型。冷却模具，停止旋转。脱模发现有些扁平型粉末吸波剂脱落在模具表面上，所得制品结构强度较差。(注：图3属于实施例2，本实施例只是为了说明填充率的上限)

实施例4

采用泰勒纺丝法制备Co₆₆Fe₄V₂Si₁₂B₁₆玻璃包覆非晶丝，玻璃包覆层平均厚度为5μm，内芯直径为10μm。将其剪成长度为5mm(长径比500)的纤维，制备出纤维吸波剂。

如图1所示的工序，将扁平型粉末吸波剂与粒度为500微米的线性低密度聚乙烯混合，填充率为45vol.％。线性低密度聚乙烯的熔融指数为18g/min(按标准ASTM D1238测定)。装入圆筒模具中，升高温度至150℃，旋转模具，使得吸波剂的离心力为10G。

旋转30min后，开始冷却模具，温度为40℃时，停止旋转，脱模，得到管状制品。将其从沿轴向剪开，上下表面叠上一层20μm后的聚乙烯薄膜，放入0.8mm厚的层压模具中，温度120℃，压力20MPa，层压6min，然后冷却脱模得到0.8mm厚的电磁波吸收薄片。所得电磁波吸收薄片表面光滑，无纤维突出。

该电磁波吸收薄片的吸波剂很长，难以冲裁出外径7mm，内径3mm的圆环状样品，因而无法得出其电磁参数，但可以按照IEC 62333-2的微带线模型来测量反射系数(S₁₁)、传输系数(S₂₁)。

测量结果如图14、15所示，结果表明，通过旋转模塑成型工艺，能将纤维吸波剂制备出性能良好的电磁波吸收薄片。

Claims (24)

1.一种三维电磁波吸收制品的制造方法，包含如下工序：

提供扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂；

将扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合得到混合物；和

将所述混合物装入模具中进行旋转模塑成型，

脱模后即可得到吸波剂取向分布于其中的三维电磁波吸收制品。

2.一种二维电磁波吸收制品的制造方法，其中所述二维电磁波吸收制品为电磁波吸收薄片，所述制造方法包含如下工序：

提供扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂；

将扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合得到混合物；

将所述混合物装入圆筒形模具中，并以圆筒形模具的中心轴进行单轴旋转以便进行旋转模塑成型，脱模后得到管状中间体；

将所述管状中间体沿母线方向切开得到二维薄片；和

对一个所述二维薄片或多个所述二维薄片的叠层体进行层压，通过控制层压期间的温度和压力得到目标厚度的电磁波吸收薄片。

3.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于，在所述预先混合工序之前，还包括对所述扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂进行预处理的步骤，所述预处理步骤包括：去应力热处理和/或绝缘包覆处理。

4.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：在所述旋转模塑成型期间的加热温度为100-450℃。

5.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：在所述旋转模塑成型期间的加热温度为150-350℃。

6.根据权利要求1的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：在所述旋转模塑成型中，旋转轴为双轴。

7.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述旋转模塑成型中，吸波剂所受的离心力为1G-100G。

8.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述旋转模塑成型中，吸波剂所受的离心力为5G-50G。

9.根据权利要求2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：在所述的层压成型中，加热温度设定为120-250℃。

10.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述扁平型粉末吸波剂由选自铁基、钴基和镍基非晶合金的一种或多种材料制成。

11.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述扁平型粉末吸波剂的厚度为0.1μm-1μm。

12.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述扁平型粉末吸波剂的纵横比为10-500。

13.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述纤维吸波剂由具有软磁性能的金属丝制成。

14.根据权利要求13的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述纤维吸波剂为玻璃包覆的铁基、钴基或镍基非晶合金的金属纤维，或者是这些纤维的组合。

15.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述纤维吸波剂的平均直径D满足5μm＜D≤15μm。

16.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其中所述纤维吸波剂的长径比为100-5000。

17.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：在吸波剂与高分子材料的混合物中，吸波剂的填充率在10vol.％-50vol.％范围内。

18.根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述高分子材料是热塑性塑料、热塑性弹性体、液态树脂或它们的组合。

19.根据权利要求18的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述热塑性塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、尼龙、聚碳酸脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、纤维素、聚苯乙烯、和聚苯硫醚。

20.根据权利要求18的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述热塑性弹性体选自聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体和聚烯烃类热塑性弹性体。

21.根据权利要求18的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于：所述液态树脂选自浇注型聚氨酯、环氧树脂和有机硅树脂。

22.一种电磁波吸收制品，该电磁波吸收制品按照权利要求1-21中任一项的方法制成，其特征在于扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。

23.根据权利要求22的电磁波吸收制品，其特征在于：所述扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中的取向度θ满足80°≤θ≤90°，其中取向度θ定义为扁平型粉末吸波剂平面或纤维吸波剂纵向与该吸波剂位置处的电磁波吸收制品法线的夹角。

24.根据权利要求22的电磁波吸收制品，其特征在于：吸波剂的总填充率在10vol.％-50vol.％范围内。

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