CN102173107A - 具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板，其特征在于：该复合板包括金属良导体中间层(1)，所述的金属良导体中间层(1)正面和背面分别热压合一层玻纤织物复合层(2)，所述的玻纤织物复合层(2)的外表面各设有一层不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层(3)。本发明还公开了上述复合板的制备方法。本发明的复合板具有既具有电磁屏蔽效能又可抗静电，且还具有轻质、高强、阻燃等优点。

Description

具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板及其制备方法

技术领域

本发明涉及具有电磁屏蔽功能的复合材料技术领域，具体涉及一种适用于电子、微电子设备及移动机房所用轻质高强装饰板，尤其适用于随着中国铁路高速时代到来，能确保客运专线信号设备全天候安全运行和电磁兼容要求的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板及其制备方法。

背景技术

随着电子技术和电子设备的发展，电磁波对电子设备的正常使用的危害和对人类健康的危害需要得到治理。当前客运专线的大规模建设正蓬勃开展，它对通信讯号、列车控制、调度指挥等系统设备，提出了新的更高的要求。而这些系统设备采用的大量微电子器件容易受到电磁波干扰威胁，因此，提高信号系统、电子设备的电磁屏蔽效能迫在眉睫。

目前，普通电磁屏蔽板为导电板即厚重的金属平板，此为极良好的屏蔽体，但由于其电阻太小，从而不具备抗静电性，因此，在静电场中容易产生静电感应而损坏器件。而如果直接使用普通抗静电板又不具备电磁屏蔽效能。实际上不少电子电器设备需要既能抗静电又要满足电磁屏蔽效能的机箱、机壳或机房板面。而且作为同时具有装饰作用的电磁屏蔽板，又必须满足质轻、高强、阻燃和外表面与室内布置色彩协调的要求，而满足以上综合性能要求的复合板尚未见报道。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种既具有电磁屏蔽效能又可抗静电，且还具有轻质、高强、阻燃性能的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板，该复合板包括金属良导体中间层，所述的金属良导体中间层的正面和背面分别热压合一层玻纤织物复合层，所述的玻纤织物复合层的外表面各设有一层不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层。

作为优选，所述的不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层的其中一层的外表面还设有一层色彩层。

本发明上述的色彩层的厚度为0.1～0.2mm。

本发明所述的金属良导体中间层为厚度0.01～0.1mm铝箔或40～80目的黄铜丝网或不锈钢丝网，均为市售产品。

本发明所述的玻纤织物复合层为玻纤毡(玻璃纤维毡)层或玻纤布(玻璃纤维布)层。

本发明所述的玻纤毡为市售常规玻璃纤维毡，如SH型玻璃纤维表面毡。

本发明所述的玻纤布为市售常规玻璃纤维布，如EWR型玻璃纤维布。

本发明所述的不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层，该糊料层由以下重量份数的各组分制备：不饱和聚酯15～20份，低收缩添加剂6～10份，聚乙烯微粉1～4份，水合氧化铝55～65份，不锈钢纤维2～6份，特导电炭黑2～7份，降粘剂0.5～2份，引发剂0.3～0.5份，脱模剂2～4份，增稠剂0.3～0.5份。

本发明上述的不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯、邻苯型不饱和聚酯或双酚A型不饱和聚酯。

本发明上述的低收缩树脂为聚苯乙烯在单体苯乙烯中的溶体，溶体中聚苯乙烯重量百分比为35～40％。

本发明上述的不锈钢纤维为直径12微米，长度1.5毫米的不锈钢纤维。

本发明上述的特导电炭黑为粒径小于5微米的特导电炭黑，为市售产品，如天津亿博瑞化工有限公司生产的型号N472的特导电炭黑。

本发明上述的降粘剂为BYK助剂降粘剂，如型号为BYK-P9915降粘剂、BYK-W9010降粘剂等。

本发明上述的引发剂采用购自AkzoNobel的Trigonox C引发剂(即tert-Butylperoxybenzoate过氧化苯甲酸叔丁酯，CAS：614-45-9)。

本发明上述的脱模剂为硬脂酸锌。

本发明上述的增稠剂为氧化镁。

本发明要解决的另一个技术问题，是提供一种上述具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板的制备方法，具体制备步骤包括：

(1)将金属良导体中间层双面涂覆胶粘剂，然后各热压合一层玻纤织物复合层到金属良导体中间层的两面待用；

(2)然后按照配方比例，称取制备不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层的各原料，将上述各原料混合均匀得到不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料；再将步骤(1)制备的热压合玻纤织物复合层的金属良导体中间层，浸渍到上述的不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料中，然后经辊压、碾挤形成一块定型的预成型片料；预成型片料经35～45℃增稠熟化24小时，即进入模压，将上述预成型片料铺在140～150℃的钢质模具内，施加10～15MPa压力，3～5分钟固化成型得到本发明的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板。

本发明上述不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层，制备过程为行业常规工艺：称取配方比例各原料，经高速搅拌混合后，送入SMC(片状模塑料)制备机的贮糊槽中，配送此糊在上述玻纤织物层增强的金属良导体中间层的两面，再进入辊压、碾挤得到糊料层。

本发明上述步骤(1)中的胶粘剂为3M环氧1386即3M 1386环氧树脂胶或QQ-502/QQ-500双组份聚氨酯即QQ-502/QQ-500双组份聚氨酯干式复合胶粘剂等。

作为优选，上述具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板的制备方法，在上述步骤(2)所得的复合板进行模压之前，预先将构成色彩层的调色粉末喷在模具表面上，再在模具中铺设预成型片料，经模压成型后，复合板的一个表面即可形成0.1～0.2mm厚度的色彩层；增加这个色彩层后，复合板的硬度、耐磨耗、光泽度、结合力、耐化学性又比基体的性能有了很大的提高。

本发明所述的调色粉末采用购自AkzoNobel公司的Interpon impress调色粉末(即阿克苏·诺贝尔推出一种Interpon Impress塑料及玻璃钢复合材料用粉末涂料，用于模压成型涂装的底漆或面漆)。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明的复合板具有良好的电磁屏蔽效能和永久的抗静电的工作表面，即既具有电磁屏蔽效能有具有抗静电性能，满足不同使用环境的需要，应用范围广。

2.本发明的复合板比强度高过铝合金板，相当于不锈钢板的强度；整块复合板有极好的阻燃性，达到UL94-V0级；且各层的材质选择多样、自由，可满足多种环境的需要。

3.本发明复合板的中间层，采用的是金属质地的良导体，可以是厚度0.1mm以下的铝箔，也可以是40～80目的黄铜丝网或不锈钢丝网。其选择的原则，是根据所规定的频率条件，所屏蔽的是低频(f＜100KHz)磁场，还是高频电磁场。将金属箔(网)双面施覆耐热、阻燃的胶粘剂，经复合工艺，热压合玻璃纤维毡(SH型玻璃纤维表面毡)或玻璃纤维布(EWR型)到中间层的两面待用，这种双面玻纤织物复合层，为下一步浸渍热固性树脂基体做好了增强层的准备，此半成品之后就送进SMC(片状模塑料)机器的平台上在其两面铺覆、浸渍阻燃、导电的不饱和聚酯为基体的糊料。经过SMC机器的辊压工序，糊料被浸渍碾压进入玻璃纤维织物层内，粘度很快提高。再经过常规的增稠，形成了一块定型的预成型片料，然后进行模压得到本发明兼备电磁屏蔽效能和永久抗静电性能的复合板

4.本发明这种在中间层金属良导体两侧复合形成的模塑料内，填充了长径比超过了125的不锈钢纤维和特导电碳黑微粒，形成了一个微观的导电网络，此层复合材料的电阻率介于10⁵～10⁹Ω，达到了永久的抗静电工作面。所谓的永久性抗静电效果是区别于市售常规的涂覆性防静电膜层，本发明的复合板不会受温度和湿度变化影响其抗静电性能，长期免维护；本发明由玻纤织物增强，连同中间层的形成了一块纵向、横向抗拉强度很高的复合板。

5.本发明为满足机房箱壁的室内装饰色彩要求，可实施模内涂漆工艺，即在热模条件下，预先将Akzo公司的Interpon impress调色粉末喷在模具表面上，再铺设上述预成型料，经模压成型后，复合板的一个表面即可形成0.1～0.2mm厚度的色彩层。这个表层的硬度、耐磨耗、光泽度、结合力、耐化学性又比基体的性能有了很大的提高。

附图说明

图1本发明具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板的结构示意图。

如图所示：

1.金属良导体中间层，2.玻纤织物复合层，3.不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层，4.色彩层。

图2制备本发明具有电磁屏蔽效能和抗静电性能复合板的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

选用厚度为0.1mm的铝箔作为金属良导体中间层1，在铝箔两面涂覆胶粘剂，采用铝箔纤维布热合机，在铝箔的双面热压合SH-100玻璃纤维毡(玻纤织物复合层2)，按照配方比例配置不饱和聚酯为基体的糊料，糊料中不锈钢纤维含量为5％(制备糊料的各原料用量配比为：间苯型不饱和聚酯17份，低收缩树脂(聚苯乙烯为36wt％，单体苯乙烯为64wt％)6份，聚乙烯微粉2份，水合氧化铝60份，不锈钢纤维5份，特导电炭黑5份，降粘剂1份，引发剂0.5份，脱模剂3份，增稠剂0.5份)；然后将上述两面热压合SH-100玻璃纤维毡的铝箔浸渍在含有5％不锈钢纤维的不饱和聚酯为基体的糊料中，然后在SMC(片状模塑料)机器上压制成预成型片料(预成型片料的两面形成不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层3)，预成型片料经35～45℃增稠熟化24小时，进入模压；即将上述增稠熟化后的预成型片料铺在140～150℃温度的钢质模具内，施加10～15MPa压力，3～5分钟固化成型本发明一种兼备电磁屏蔽效能和永久抗静电性能的复合板，设备为1800*2500大板模和2000t液压机。在30MHz～1500MHz频率范围内，测试其电磁屏蔽效能达到50dB以上。

也可在增稠熟化后的预成型片料模压前，先将Akzo公司的Interpon impress调色粉末喷在模具表面上，再在模具中铺设预成型片料，经模压成型后，复合板的一个表面即可形成0.1～0.2mm厚度的色彩层4，该增加这个色彩层后，复合板的硬度、耐磨耗、光泽度、结合力、耐化学性又比基体的性能有了很大的提高。

实施例2

选用40目黄铜丝网，双面热压合EWR-400玻纤布，浸渍含有3％不锈钢纤维和3％特导电炭黑的不饱和聚酯为基体的糊料(制备糊料的各原料用量配比为：邻苯型不饱和聚酯16份，低收缩树脂(聚苯乙烯为35wt％，单体苯乙烯为65wt％)8份，聚乙烯微粉2份，水合氧化铝64份，不锈钢纤维3份，特导电炭黑3份，降粘剂1份，引发剂0.5份，脱模剂2份，增稠剂0.5份)，其他制备步骤同实施例1，在10MHz～1500MHz频率范围内，测试其电磁屏蔽效能达到55dB以上。

实施例3

选用80目不锈钢丝网，双面热合EWR-400玻纤布，浸渍含有3％不锈钢纤维和3％特导电炭黑的不饱和聚酯为基体的糊料(制备糊料的各原料用量配比为：双酚A型不饱和聚酯19份，低收缩树脂(聚苯乙烯为40wt％，单体苯乙烯为60wt％)9份，聚乙烯微粉3份，水合氧化铝59份，不锈钢纤维3份，特导电炭黑3份，降粘剂1份，引发剂0.5份，脱模剂2份，增稠剂0.5份)，其他制备步骤同实施例1，在100KHz～100MHz频率范围内，测试其电磁屏蔽效能达到60dB以上。

上述三种实施例的成型复合板电磁屏蔽效能和抗静电能力实测结果见下表1：

表1 实施例1～3制备的复合板样品的电磁屏蔽效能和抗静电能力

从上表1可知，本发明的复合板具有良好的电磁屏蔽效能和抗静电性能。

Claims (10)

1.一种具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板，其特征在于：该复合板包括金属良导体中间层(1)，所述的金属良导体中间层(1)正面和背面分别热压合一层玻纤织物复合层(2)，所述的玻纤织物复合层(2)的外表面各设有一层不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层(3)。

2.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板，其特征在于：所述的不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层(3)的其中一层的外表面还设有一层色彩层(4)。

3.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板，其特征在于：所述的金属良导体中间层为厚度0.01～0.1mm铝箔或40～80目的黄铜丝网或不锈钢丝网。

4.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板，其特征在于：所述的不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层，该糊料层由以下重量份数的各组分制备：不饱和聚酯15～20份，低收缩添加剂6～10份，聚乙烯微粉1～4份，水合氧化铝55～65份，不锈钢纤维2～6份，特导电炭黑粒子2～7份，降粘剂0.5～2份，引发剂0.3～0.5份，脱模剂2～4份，增稠剂0.3～0.5份。

5.根据权利要求4所述的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板，其特征在于：所述的不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯、邻苯型不饱和聚酯或双酚A型不饱和聚酯。

6.根据权利要求4所述的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板，其特征在于：所述的低收缩树脂为聚苯乙烯在单体苯乙烯中的溶体，溶体中聚苯乙烯重量百分比为35～40％。

7.根据权利要求4所述的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板，其特征在于：所述的不锈钢纤维为直径12微米，长度1.5毫米的不锈钢纤维。

8.一种具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板的制备方法，其特征在于：制备步骤包括：

(1)将金属良导体中间层(1)双面涂覆胶粘剂，然后各热压合一层玻纤织物复合层(2)到属良导体中间层的两面待用；

(2)然后按照配方比例，称取制备不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料层(3)的各原料，将上述各原料混合均匀得到不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料；再将步骤(1)制备的热压合有玻纤织物复合层(2)的金属良导体中间层(1)，浸渍到上述的不饱和聚酯为基体的阻燃导电糊料中，然后在SMC机组上形成一块定型的预成型片料；预成型片料经35～45℃增稠熟化24小时，即进入模压，将上述预成型片料铺在140～150℃的钢质模具内，施加10～15MPa压力，3～5分钟固化成型得到具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板。

9.根据权利要求8所述的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)所得的复合板模压之前，还包括喷涂调色粉末的步骤，即先将调色粉末喷在钢质模具的表面上。

10.根据权利要求9所述的具有电磁屏蔽效能和抗静电性能的复合板的制备方法，其特征在于：所述色彩层(4)在复合板上的厚度为0.1～0.2mm。

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