CN103074031A

CN103074031A - 一种优化电磁复合吸收材料的制造工艺

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Publication number: CN103074031A
Application number: CN2013100487215A
Authority: CN
Inventors: 曾华; 宋强; 胡健; 徐晓利; 黄道平
Original assignee: YIBIN JINCHUAN ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: YIBIN JINCHUAN ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2013-05-01

Abstract

一种优化电磁复合吸收材料的制造工艺，将软磁铁氧体粒子、软磁金属制成微米级的的混合物作为电磁干扰吸收剂粒子，电磁干扰吸收剂粒子与有机包裹剂进行混合，将混合物进行干燥、分散，得到绝缘包裹处理后的吸收剂粒子，在绝缘包裹处理后的吸收剂粒子中添加胶合剂并混合均匀，得到复合电磁屏蔽吸收原材料，将复合电磁屏蔽吸收原材料根据需要可以采用厚膜丝网印刷或轧制工艺制备、挤出工艺、压缩成型工艺等方式制成各种电磁复合吸收材料产品，本发明可提高电磁干扰吸收剂与胶合剂粘结性，控制电磁干扰吸收剂粒子在整个体系中的分散程度以及间距，改善因抗金属电子标签附着于金属类背板时产生的阻抗变化而引起的通信不畅。

Description

一种优化电磁复合吸收材料的制造工艺

技术领域

本发明涉及一种优化电磁吸收材料的制造工艺，主要是一种提高用于物联网射频识别抗金属电子标签的复合电磁屏蔽吸收材料的制造工艺。

背景技术

射频识别（RFID）技术是物联网中的重要组成部分，射频识别（RFID）技术从本质上是一项自动识别技术。通常, RFID系统由电子标签、读写器和数据管理系统这三个主要部分组成。电子标签由天线和RFID芯片组成, 每个芯片都含有唯一的识别码, 用来表示电子标签所附着的物体。读写器用来读写电子标签中的信息, 读写器通过网络和其他计算机或系统通讯, 完成对电子标签的信息获取、解释以及数据管理。可广泛应用于交通运输（如票务系统、物流管理系统等）、企业生产过程控制（如煤矿安全识别控制系统、企业产品防伪识别系统等）及其它需要对物品进行动态管理的行业（如图书馆管理系统、小区门禁管理系统）等等。该系统通过无线电波进行数据传输，当无线电波遇到金属或液体或电磁干扰吸收剂时，信号传导就会产生干扰衰减，进而影响数据读取的可靠性和准确度。为了解决这个问题就必须在电子标签内封装一层电磁波复合吸收材料。目前，市售柔性复合吸收材料用于抗金属电子标签使用在金属物体上时最多能保证有效识别距离达到设计识别距离的40%左右，而且厚度一般在0.5mm,无法满足轻薄化应用要求。CN102300446A《一种用于物联网射频识别的电磁波复合吸收材料》中所述用于物联网射频识别材料的电磁波复合吸收材料由于其吸收剂组成成分为各类软磁材料及其混合物，其本质具有一定的导电性，虽然加有一定比例的树脂，但由于吸收剂粒子在胶合剂中难以实现均匀分布，相邻的吸收剂粒子之间难免出现接触，产品表面也难免出现吸收剂粒子外露，使用在金属物体上时吸收剂粒子与金属物体表面接触，其表面电阻率也为（1.0×105～1.0×106）Ω·m，所以该材料处于高频电磁场时会产生一定的电感量，当该材料粘贴或附着于电子标签时该材料产生的电感量则会对标签固有设计的电感产生影响，从而改变电子标签电感量，使电子标签的阻抗发生变化，其产生返回的信号频点与设计信号频点发生偏移，以致影响通信信号的交换，具体到实际应用中反映为：读写距离变短或读写距离的稳定性差或标签兼容性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种优化电磁吸收材料的制造工艺，通过对电磁干扰吸收剂粒子先进行绝缘包裹处理，再将绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子制成电磁波吸收材料，以弥补现有技术的不足。

本发明的目的是这样实现的：一种优化电磁吸收材料的制造工艺，包括以下步骤：

第一步，将0.5微米～10微米的软磁铁氧体粒子、磁导率大于(200×10⁶)H/m的微米级软磁金属的粒子按2:1～1:10的重量比混合，或不同软磁金属粒子按10:1～1:10的重量比均匀混合，得到电磁干扰吸收剂。

其中软磁铁氧体无特别限定，可以举例为：Ni-Zn系铁氧体、Mn-Zn系铁氧体、Mn-Mg系铁氧体、Cu-Zn系铁氧体、Ni-Cu-Zn系铁氧体、Fe-Ni-Zn-Cu系、Fe-Mg-Zn-Cu系等软磁铁氧体；软磁金属制成微米级的粒子可以举例为：Fe-Ni合金系、Fe-Ni-Mo合金系、Fe-Ni-Si-B合金系、Fe-Si合金系、Fe-Si-Al合金系等，这些软磁金属制成微米级的粒子可以使用1种，也可以将2种或更多种混合使用。

第二步，采用有机溶剂对有机包裹剂进行稀释，稀释后的有机包裹剂粘度在100-300 mPa·s范围。

有机包裹剂可以举出聚酯系列树脂、聚乙烯树脂、聚氯乙烯系列树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、纤维素系列树脂等热可塑性树脂；有机溶剂可以举出：（1）芳香烃类：苯、甲苯、二甲苯等；（2）脂肪烃类：戊烷、己烷、辛烷等；（3）卤化烃类：氯苯、二氯苯、二氯甲烷等；（4）醇类：甲醇、乙醇、异丙醇等；（5）酯类：醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等；（6）酮类：丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮等。

第三步，将已溶解的有机包裹剂与电磁干扰吸收剂吸收剂进行混合，有机包裹剂与吸收剂体积的比例为3.5%-8.5%：96.5%～91.5%；混合后干燥、分散，使电磁干扰吸收剂粒子表面包裹上有机包裹剂，得到绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子，电磁干扰吸收剂粒子在0.5微米～40微米之间。

其中混合方式可以举例为：众所周知的机械轮式搅拌、高速桨叶式旋转等；干燥方式可以举例为：带式干燥、箱式干燥等；分散方式可以举例为：旋转式破碎、气流式破碎等；或者采用集成了上述功能的喷雾干燥分散、沸腾干燥等。

第四步，在绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子中添加胶合剂并混合均匀，电磁干扰吸收剂：胶合剂=65%—95%：5%—35%，得到复合电磁屏蔽吸收原材料。

所述胶合剂，可以例举为：有机树脂、氯化聚乙烯、硅橡胶等。

第五步，复合电磁屏蔽吸收原材料根据需要可以采用厚膜丝网印刷或轧制工艺制备0.1mm-0.5mm厚度的薄片状复合电磁屏蔽吸收体、挤出工艺制备长条状或管状复合电磁屏蔽吸收体、压缩成型工艺制备环形、圆型或其它形状的复合电磁屏蔽吸收体等方式制成电磁复合吸收材料产品。

通过实施本发明，提高电磁干扰吸收剂与胶合剂粘结性；控制电磁干扰吸收剂粒子在整个体系中的分散程度；控制电磁干扰吸收剂粒子的间距；改善因抗金属电子标签附着于金属类背板时产生的阻抗变化而引起阻抗匹配问题造成的通信不畅。

具体实施方式

下面结合实例，对本发明做进一步的说明：

实施例一：

1，选用纯度98.5%的针状Fe粉与Ni-Zn铁氧体以80%:20%比例混合作为电磁干扰吸收剂，其中粉体粒径在0.5微米～4微米的范围。

2，选用市售LDPE聚乙烯树脂作为有机包裹剂，溶解于60℃的苯中或溶解于110℃三氯乙烯中，稀释后的树脂溶液粘度在100 mPa·s，树脂溶液用量按电磁干扰吸收剂粒子体积比约为6%：94%，加入电磁干扰吸收剂粒子机械搅拌混合、经箱式干燥炉干燥后，用旋转式剪切分散机进行分散，得到绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子，粒径在0.5微米～40微米之间。

3，选用氯化聚乙烯作为胶合剂，绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子与胶合剂的重量比约为80%:20%。将绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子与氯化聚乙烯混合，轧制成厚度为：0.1mm～0.15mm的薄片。

采用网络分析仪测量方法，该薄片在0.1MHz～1GHz的吸收衰减为：-5dB～-10dB,磁导率υ¹（在1MHz时）为：45，表面电阻率为：1×10⁷Ω·m,该薄片用双面胶带粘贴于13.56MHz抗金属RFID标签，在标签有干扰（标签背部有金属物，较强电磁反射）的条件下，可靠通信距离为设计识别距离的80%。

实施例二：

1,选用Fe-Si-Al合金片状粉（长径比大于5）与纯度98.5%的球形Fe粉以2:1比例混合作为电磁干扰吸收剂，电磁干扰吸收剂粒子在0.5微米～40微米的范围。

2，采用市售135A CPE树脂作为有机包裹剂，溶解于溶于市售芳香烃或卤代烃中，树脂溶液粘度在150mPa·s，再加入电磁干扰吸收剂粒子，树脂溶液用量按电磁干扰吸收剂粒子体积比约为5%：95%，在沸腾干燥机中进行干燥分散，其热空气温度控制在50～120℃，得到绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子，粒径在0.5微米～40微米之间。

3，选用聚氨酯树脂作为胶合剂，胶合剂重量为绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子重量的10%，用酮类有机溶剂溶解后，与绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子搅拌成糊状，采用丝网印刷涂布成0.5mm厚的屏蔽吸收膜层，干燥后采用网络分析仪测量方法，该膜层在0.1MHz～1GHz频段的吸收衰减为：-8dB～-12dB,磁导率υ¹（在1MHz时）为：60,表面电阻率为：1×10⁶Ω·m。该薄片用双面胶带粘贴于13.56MHz抗金属RFID标签，在标签有干扰（标签背部有金属物，较强电磁反射）的条件下，可靠通信距离为设计识别距离的90%。

实施例三：

1，选用Fe-Mg-Zn-Cu软磁铁氧体与Fe-Si合金片状粉（长径比大于5）以1:4比例混合作为电磁干扰吸收剂，电磁干扰吸收剂粒子粒径在0.9微米～40微米的范围。

2，采用市售PVP作为有机包裹剂，用乙醇作为有机溶剂，稀释后有机包裹剂粘度在200mPa·s，稀释后的有机包裹剂用量按电磁干扰吸收剂粒子体积比约为3.5%：96.5%，再加入电磁干扰吸收剂粒子，在真空耙式干燥机中进行混合、干燥、分散，得到绝缘包裹处理后的电磁干扰吸收剂粒子，粒径在0.5微米～40微米之间。

3，选用环氧树脂作为胶合剂，绝缘包裹处理后的吸收剂粒子与环氧树脂的重量比约为95:5，于40MPa压力压制100mm×100mm×1mm的片。经固化后，采用网络分析仪测量方法，1mm厚的吸波片在0.1MHz～1GHz的吸收衰减为：-10dB～-15dB；磁导率υ¹（在1MHz时）为：80，表面电阻率为：1×10⁷Ω·m。该复合屏蔽吸波片用双面胶带粘贴于13.56MHz抗金属RFID标签，在标签有干扰（标签背部有金属物，较强电磁反射）的条件下，可靠通信距离为设计识别距离的95%。

实施例四：

1，选用Fe-Si-Al合金片状粉（长径比大于5）作为电磁干扰吸收剂，电磁干扰吸收剂粒子粒径为0.5微米～40微米。

2，采用市售PU作为有机包裹剂，溶解于丙酮中，树脂溶液粘度在300mPa·s，树脂溶液用量按吸收剂体积比约为7%：93%选用，再加入电磁干扰吸收剂粒子，采用封闭循环离心式喷雾干燥，其中干燥室温度控制在80℃以内，得到绝缘包裹处理后的吸收剂粒子，粒径在0.5微米～40微米之间，溶剂丙酮经冷凝回收。

3，选用NBR橡胶（丁腈含量为40）作为胶合剂，绝缘包裹处理后的吸收剂粒子与NBR橡胶的重量比约为85:15，经两辊开炼机塑炼均匀后，于100T硫化机，在压力10MPa、温度130℃左右、硫化时间20分钟条件下，成型得到200mm×200mm×0.5mm的弹性复合屏蔽吸波片。采用网络分析仪测量方法，0.5mm厚的吸波片在0.1MHz～1GHz的吸收衰减为：-5dB～-10dB；磁导率υ¹（在1MHz时）为：60，表面电阻率为：1×10⁷Ω·m。该复合屏蔽吸波片用双面胶带粘贴于13.56MHz抗金属RFID标签，在标签有干扰（标签背部有金属物，较强电磁反射）的条件下，可靠通信距离为设计识别距离的85%。

实施例五

1，选用Fe-Si-Al合金片状粉（长径比大于5）与Fe-Si合金片状粉（长径比大于5）以4:1比例混合作为电磁干扰吸收剂，电磁干扰吸收剂粒子粒径为：0.5微米～40微米。

2，采用市售PVP作为有机包裹剂，用乙醇作为有机溶剂，稀释后有机包裹剂溶液粘度在250mPa·s，有机包裹剂溶液用量按吸收剂体积比约为8.5%：91.5%选用，加入电磁干扰吸收剂粒子，采用封闭循环离心式喷雾干燥，其中干燥室温度控制在80℃以内，得到绝缘包裹处理后的吸收剂粒子，粒径在0.5微米～40微米之间，溶剂丙酮经冷凝回收。

3，选用氯化聚乙烯为粘合剂，绝缘包裹处理后的吸收剂粒子与胶合剂的重量比约为90:10。将吸收剂与氯化聚乙烯混合，于加压式密炼机密炼均匀，于Φ65B塑料螺杆挤出机挤出成型得到柔性复合屏蔽吸波体，其形状可为条型、管型、瓦型或其他异性状。以其挤出的宽度40mm、厚度1mm、长度200mm的条作为测试样件，采用网络分析仪测量方法，1.0mm厚的吸波片在0.1MHz～1GHz的吸收衰减为：-12dB～-15dB；磁导率υ¹（在1MHz时）为：80，表面电阻率为：1×10⁷Ω·m。该复合屏蔽吸波片用双面胶带粘贴于13.56MHz抗金属RFID标签，在标签有干扰（标签背部有金属物，较强电磁反射）的条件下，可靠通信距离为设计识别距离的95%。

Claims

1.一种优化电磁复合吸收材料的制造工艺，其特征是：将软磁铁氧体制成0.5微米～10微米的粒子、磁导率大于(200×106)H/m软磁金属制成微米级的粒子，两者粒子的混合物作为电磁干扰吸收剂粒子，用有机溶剂对有机包裹剂进行溶解，使有机包裹剂粘度在100-300 mPa·s范围，将电磁干扰吸收剂与粘度在100-300 mPa·s范围的有机包裹剂进行混合，有机包裹剂与电磁干扰吸收剂吸收剂体积的比例为3.5%-8.5%：96.5%～91.5%，将混合物进行干燥、分散，得到绝缘包裹处理后的吸收剂粒子，在绝缘包裹处理后的吸收剂粒子中添加胶合剂并混合均匀，绝缘包裹处理后的吸收剂粒子：胶合剂=65%—95%：5%—35%，得到复合电磁屏蔽吸收原材料，将复合电磁屏蔽吸收原材料根据需要可以采用厚膜丝网印刷或轧制工艺制备0.1mm-0.5mm厚度的薄片状复合电磁屏蔽吸收体、挤出工艺制备长条状或管状复合电磁屏蔽吸收体、压缩成型工艺制备环形、圆型或其它形状的复合电磁屏蔽吸收体等方式制成电磁复合吸收材料产品。

2. 如权利要求1所述的一种优化电磁复合吸收材料的制造工艺，其特征是：软磁铁氧体粒子为：Ni-Zn系铁氧体、Mn-Zn系铁氧体、Mn-Mg系铁氧体、Cu-Zn系铁氧体、Ni-Cu-Zn系铁氧体、Fe-Ni-Zn-Cu系、Fe-Mg-Zn-Cu系等软磁铁氧体；软磁金属制成微米级的粒子可以举例为：Fe-Ni合金系、Fe-Ni-Mo合金系、Fe-Ni-Si-B合金系、Fe-Si合金系、Fe-Si-Al合金系等，这些软磁金属制成微米级的粒子可以使用一种，也可以将两种或更多种混合使用。

3.如权利要求1或2所述的一种优化电磁复合吸收材料的制造工艺，其特征是：有机包裹剂可以举出聚酯系列树脂、聚乙烯树脂、聚氯乙烯系列树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、纤维素系列树脂等热可塑性树脂。

4.如权利要求3所述的一种优化电磁复合吸收材料的制造工艺，其特征是：有机溶剂可以举出：（a）芳香烃类：苯、甲苯、二甲苯等；（b）脂肪烃类：戊烷、己烷、辛烷等；（c）卤化烃类：氯苯、二氯苯、二氯甲烷等；（d）醇类：甲醇、乙醇、异丙醇等；（e）酯类：醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等；（f）酮类：丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮。

5.如权利要求4所述的一种优化电磁复合吸收材料的制造工艺，其特征是：混合物进行干燥、分散的方法为机械搅拌混合、干燥后破碎分散。

6.如权利要求4所述的一种优化电磁复合吸收材料的制造工艺，其特征是：混合物进行干燥、分散的方法为机械搅拌混合、喷雾干燥。