CN102585538A

CN102585538A - 一种高效传导材料

Info

Publication number: CN102585538A
Application number: CN2011104489189A
Authority: CN
Inventors: 张俊红; 曹朝晖; 曹钦存; 赵跃智
Original assignee: Luoyang Institute of Science and Technology
Current assignee: Luoyang Institute of Science and Technology
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2031-12-29
Also published as: CN102585538B

Abstract

一种高效传导材料，结构中至少含有一层能高速传导电、热、电磁的金属纤维无纺毡层，优选铝纤维无纺毡；基体为各种塑料，优选玻璃纤维增强塑料。所述金属纤维无纺毡，能与普通树脂相溶，不易受电磁信号极化的影响，它与玻璃纤维在制备塑料的同一工序中加入，无需增加新工序，工艺简单，不增加生产成本。本发明的材料可以用做卫星、地面雷达的天线，广播通讯的定向天线，电缆，航空和汽车的电磁干扰屏蔽元件以及特定雷达的吸波材料等。

Description

一种高效传导材料

技术领域

本发明涉及一种高效传导材料。

背景技术

玻璃纤维增强塑料由于密度小，具有高的比强度、比刚度，优良的耐腐蚀性、耐烧蚀性、电绝缘性、阻燃性以及良好的成型工艺性，广泛应用于汽车、铁路运输、航空航天、军工、造船、冶金、石化、建筑、机械等工业领域，并且，随着现代聚合物理论和成型技术的发展，其用量和应用范围日益扩大。

在玻璃纤维增强塑料材料的应用过程中，有时其良好的隔热、电绝缘性和良好的电磁波透过性却又是阻碍其应用的障碍，例如，当用作各种导电的器件，用作要求具有良好导热性能的器件以及用作各种电磁干扰屏蔽元件，特定雷达的吸波材料等时，就一般要另选材料。当由于工艺原因，必须选用塑料时，就需要对这种材料进行特殊处理，如对塑料表面进行金属喷镀处理等，这不仅大大增加了制造成本，而且增加了工艺的复杂性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是要解决上述问题，发明一种能高效传导电、热、电磁的塑料。

本发明的目是通过以下技术方案实现的。

本发明的高效传导材料，包括基体，基体中至少含有一层能高速传导电、热、电磁的金属纤维无纺毡层，基体为各种塑料。

所述金属纤维无纺毡，可以是采用气流成网法或在梳理机上成型的无纺薄毡，也可以是一种金属纤维无纺表面毡。金属纤维无纺表面毡是由短切纤维采用湿法制成的，由金属纤维无规律地定位排列在有机基材上组合而成。由于铝纤维重量轻，成本低廉，所以优选铝纤维无纺毡。在用于屏蔽电磁干扰和反射雷达器件时也可以采用镍纤维无纺毡和铜纤维无纺毡。

所述金属纤维无纺毡的面密度依用途不同而不同，用于导电、导热用途时面密度可以小一些，用于电磁屏蔽用途时可适当大些。这是由于屏蔽体对屏蔽效能的贡献分为3部分：（1）屏蔽体表面因阻抗失配引起的反射损耗；(2)电磁波在屏蔽材料内部传输时，电磁能量被吸收引起传输损耗或吸收损耗；(3)电磁波在屏蔽材料内壁面之间多次反射引起的多次反射损耗.对于金属纤维无纺毡这种电的良导体材料，对屏蔽效能的贡献主要为（1）和（3），毡的面密度越大，（1）和（3）的贡献越大。所述铝纤维无纺毡的面密度选：25 g/m²-300g/m²，所述镍纤维无纺毡和铜纤维无纺毡的面密度选：80 g/m²-900g/m²。

所述基体为各种塑料，优选玻璃纤维增强塑料。

所述金属纤维无纺毡，可以设计在材料表面，也可以设计在材料内部。为了防止金属纤维无纺毡在表面时，使用过程中由于表面碰撞、刮擦而引起的毡脱落，使使用性能降低，优选将金属纤维无纺表面毡设计在材料内部。

所述金属纤维无纺毡，在制备塑料时，与玻璃纤维在同一工序加入塑料基体中，无需增加新工序，工艺简单，不增加生产成本。当基体为无玻璃纤维增强的塑料时，所述金属纤维无纺毡加入塑料基体的方法与玻璃纤维布增强塑料的成型方法相同。

所述的成型方法有：手糊法，模压法，离心成型法，树脂压铸法（注塑成型或注射成型）、袋压法，挤出成型以及波纹板、平板的连续成型。

本发明中所述的金属纤维无纺毡层可以购于市售，其中所述的铝纤维表面毡可以采用下述制备方法制备，所述方法包括以下步骤：

（a）纤维短切；

（b）浆料制备；

（c）毡成型；

（d）浸渍有机物；

（e）干燥固化。

纤维短切：用切丝机将铝纤维短切成6-24mm长的短切丝，所用铝纤维可以是采用拉拔法制备的连续纤维，也可以是采用切削法和快速凝固法制备的中短纤维，纤维直径一般为20-100

m。短切纤维的长度与其直径、用途有关，一般长度为20mm。为了提高毡的密度和均匀性，可以添加长度小于12mm的纤维丝，为了增加毡的强度，可以添加长度为24-36mm的纤维丝。

浆料制备：称量短切丝，然后加入搅拌罐中与水和化学助剂一起搅拌分散，制成均匀分散的特定浓度浆料。短切丝在浆料中的浓度为0.1-0.5（质量）%，浆料的粘度为10-15CP，PH值为6-8，含气量为4-8%

所述化学助剂包括：增稠剂和消泡剂。增稠剂的加入量以使料浆的粘度达到12-15CP为准，消泡剂的加入量以使料浆中的含气量控制在4-8%为准。

所述增稠剂为羟乙基纤维素，所述消泡剂为Agitan295，均为市售产品。

毡成型：将浆料通过计量泵连续送入到上浆循环系统，浆料被进一步稀释并由网前箱泵送到流浆箱，纤维浆料在斜长网成型机上形成薄毡。浆料中的大部分水，经脱水箱自然脱水后进入白水池中循环使用，薄毡中多余水分经抽风机强制脱水后被送到浸渍机。

浸渍有机物：成型好的薄毡被引入到浸渍机，配制好的专用粘结剂由施胶网带上方的溢流施胶器流出，饱和地浸渍在铝纤维薄毡上，多余的粘结剂由抽吸箱除去，经分离罐分离后，重新回到粘结剂循环系统中。

所述粘结剂根据用途不同为脲醛树脂、酚醛树脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、丙烯酸乳液、丙烯酸酯中的任一种与偶联剂KH650的混合液，偶联剂KH650的质量百分比含量为1%-30%。

干燥固化：采用热风穿透对流烘干法，在热风循环的烘干固化炉内完成。烘干后的毡经检测后，经绕卷机卷成筒状。

本发明采用在基体材料塑料中增加至少一层能高速传导电、热、电磁的金属纤维无纺毡层，所述金属纤维无纺毡，能与普通树脂相溶，不易受电磁信号极化的影响，它与玻璃纤维在制备塑料的同一工序中加入，无需增加新工序，工艺简单，不增加生产成本。本发明的材料可以用做卫星、地面雷达的天线，广播通讯的定向天线，电缆，航空和汽车的电磁干扰屏蔽元件以及特定雷达的吸波材料等。

附图说明

图1是实施例1的传导材料的电磁屏蔽效能测试结果。

图2是实施例2的传导材料的电磁屏蔽效能测试结果。

具体实施方案

下面通过实施例做进一步说明：

实施例1

选用1601环氧树脂做基体材料，聚酰胺树脂650做固化剂。将环氧树脂和固化剂按1:1（重量百分比）混合，然后倒入在涂刷了二甲基硅油的模具中，在混合液上水平铺放一层面密度为150 g/m²的铝纤维无纺毡层，将剩余环氧树脂和固化剂的混合液继续倒入模具中，然后闭模，在一定压力下保持4小时，使材料固化，最后脱模。所制得材料具有良好的电磁屏蔽效能，在300MHz-3198 MHz，电磁屏蔽效能为70-90dB，电磁屏蔽效应达99.99%。测试结果如图1。

实施例2

选用面密度为100 g/m²的铝纤维无纺表面薄毡层做为传导层，在常规手糊法制备玻璃丝布增强环氧树脂的过程中，在糊制制品内层时（不要太靠近外层，以免铝纤维无纺毡露出），以铝纤维无纺表面毡层替代一层玻璃丝布。糊制完成后，固化、脱模。所制得的材料具有良好的电磁屏蔽效能，400MHz-3198 MHz，电磁屏蔽效能为70-90dB，电磁屏蔽效应达99.99%。测试结果如图2。

实施例3

在常规的树脂压铸法（即注塑成型）制备塑料的过程中，在模具内事先铺好特定形状的玻璃纤维增强层和铝纤维无纺毡层，热融化的塑料由高压射入模腔，经冷却固化后，脱模得到成形品。

Claims

1.一种高效传导材料，包括基体，其特征在于：基体中至少含有一层能高速传导电、热、电磁的金属纤维无纺毡层，基体为塑料。

2.根据权利要求1所述的高效传导材料，其特征在于：所述金属纤维无纺毡为铝纤维无纺毡、镍纤维无纺毡或铜纤维无纺毡；是采用气流成网法或在梳理机上成型的无纺薄毡，或是一种金属纤维无纺表面毡；述的金属纤维无纺表面毡是由短切纤维采用湿法制成的，由金属纤维无规律地定位排列在有机基材上组合而成。

3.根据权利要求2所述的高效传导材料，其特征在于：所述铝纤维无纺毡的面密度为：25 g/m²-300g/m²，镍纤维无纺毡和铜纤维无纺毡的面密度为：80 g/m²-900g/m²。

4.根据权利要求1所述的高效传导材料，其特征在于，所述基体为塑料，优选玻璃纤维增强塑料。

5.根据权利要求1所述的高效传导材料，其特征在于，所述金属纤维无纺毡层在材料表面或在材料内部，优选设计在材料内部。

6.根据权利要求5所述的高效传导材料，其特征在于，所述金属纤维无纺毡，在制备塑料时，与玻璃纤维在同一工序中加入塑料基体中，所述基体为无玻璃纤维增强的塑料时，所述金属纤维无纺毡加入塑料基体的成型方法为手糊法，模压法，离心成型法，树脂压铸法、袋压法，挤出成型以及波纹板、平板的连续成型。