CN105733084A

CN105733084A - 吸波材料、可连续收卷吸波卷材及制备方法

Info

Publication number: CN105733084A
Application number: CN201610100328.XA
Authority: CN
Inventors: 李立星
Original assignee: Shenzhen Penghui Functional Material Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Penghui Functional Material Co Ltd
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: CN105733084B

Abstract

本发明涉及吸波材料技术领域，具体为一种吸波材料、可连续收卷吸波卷材及制备方法。所述材料包括质量百分比的如下组分：软磁粉70.0％～95.0％；乙烯醋酸乙烯共聚物4.0％～29.0％；增塑剂0.1％～1.0％；偶联剂0.1％～0.3％；分散剂0.1％～1.0％；抗氧剂0.1％～0.3％。由本发明吸波材料获得的吸波卷材具有各组分间结合紧密、内部微观气孔少、软磁粉含量高、吸波材料的吸波性能高、厚度≤0.2mm、不易开裂、不易老化、使用寿命长等特点；本发明可连续收卷吸波卷材的制备方法适合用于工业化大规模生产可连续收卷吸波卷材。

Description

吸波材料、可连续收卷吸波卷材及制备方法

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，尤其涉及一种吸波材料、可连续收卷吸波卷材及制备方法。

背景技术

随着电子产品的高度集成化发展，电子元器件之间的电磁干扰(EMI)、电磁兼容(EMC)性问题也逐渐显露，并且有日益突出的趋势。因此，消除电子元器件之间的电磁干扰(EMI)，实现电磁兼容(EMC)已经成为电子产品所面临的挑战之一。

目前，上述问题的常见解决方式主要有接地、滤波、金属屏蔽。其中，接地和滤波两种方式比较复杂，成本高，且占地。相较前两种，金属屏蔽更为有效，而且成本较低，不过，随着电子产品集成度越来越高，产品的体积也越来越小，受到空间的限制，金属片不可避免的会放置在非常接近电子元器件的位置，由于金属本身导电能力强，附近的电磁波传输到金属表面后会产生涡流，涡流进而产生新的电磁波。由涡流产生的电磁波会对周围附近的电子元器件产生严重干扰，使电子元器件无法正常工作。

吸波材料由于其具有高导磁、不导电的特性，可以直接将电磁波吸收掉且不产生涡流，不反射电磁波，不对周围的电子元器件造成二次污染，因此被用于电子元器件中，以消除电磁干扰。而由吸波材料制造的吸波材料贴片顺应了电子产品集成度越来越高、电子元器件排布越来越密集的发展趋势。

申请号为201210160571.2的发明专利公布了一种薄型射频噪声抑制材料的制备方法，该方法具体为：将铁、硅、铬、铝合成铁基合金材料，然后将铁基合金材料与丁基橡胶进行混炼、压延制成厚度为0.3mm以下的片材。

又如申请号为201410605104.5发明专利公布了一种超薄连续卷绕吸波材料。具体是通过先将铁镍合金片状粉、铁钴合金片状粉、铁硅铝合金片状粉或羰基铁片状粉进行退火处理，然后将退火处理的铁基材料与橡胶、塑料或塑性弹性体高分子材料进行混炼、压片、压延及收卷处理，最终获得厚度≤0.3mm的吸波材料。

以上两项专利均可以制备出吸波材料。不过，以丁基橡胶或橡胶、塑料或热塑性弹性体为粘结剂，且不添加其他助剂(如增塑剂)，由于丁基橡胶或橡胶、塑料或热塑性弹性体的弹性较大、塑性差，无法产生厚度≤0.2mm的超薄吸波片材；并且由于铁基合金磁粉与所述的粘结剂的相容性较差，铁基合金磁粉分散不均匀，与粘结剂结合不紧密，制造的吸波材料内部会产生较多微观气孔，使得合金磁粉体积分数下降，吸波材料性能降低，而且这两种方法在制备的混炼过程中，容易发生热氧化老化，使压片时容易发生开裂，并且制备的吸波材料在使用过程中容易发生自然老化，导致吸波材料的使用寿命缩短。

发明内容

针对上述现有技术中存在的磁粉与粘结剂相容性差、结合不紧密而导致吸波材料厚度无法达到0.2mm以下，并且吸波材料内部产生较多微观气孔、吸波性能不佳、容易开裂、老化且使用寿命不长等问题，本发明实施例提供了一种吸波材料。

本发明的另一个目的在于，提供由该吸波材料制备的可连续收卷吸波卷材及该卷材的制备方法。

为了达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种吸波材料，包括质量百分比的如下组分：

以及，相应地，一种可连续收卷吸波卷材，所述吸波卷材由上述所述的吸波材料形成。

以及，进一步地，一种可连续收卷吸波卷材的制备方法，至少包括以下步骤：

称取如上所述的软磁粉、乙烯醋酸乙烯共聚物、增塑剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂；

采用称取的所述偶联剂对所述软磁粉进行表面包覆处理；

将称取的所述乙烯醋酸乙烯共聚物、增塑剂、分散剂、抗氧剂及经过表面包覆处理的所述软磁粉进行混炼处理；

将所述混炼获得的混炼胶进行破碎处理；

将所述破碎处理获得的颗粒料进行辊压处理。

本发明上述实施例提供的吸波材料，以乙烯醋酸乙烯共聚物作为粘结剂，同时添加了增塑剂，使得材料具有很好的塑性；另外，配方中添加了适量的分散剂、并用偶联剂对软磁粉进行表面包覆改性，使得软磁粉与粘结剂能够紧密结合，大幅度降低吸波材料内微观气孔量，加入的抗氧剂使得吸波材料抗自然老化方面得以提高，延长了其使用寿命。

本发明上述实施例提供的可连续收卷吸波卷材，由于软磁粉经过偶联剂表面包覆改性，并且添加了粘结剂、增塑剂、分散剂及抗氧剂，软磁粉与其他组分能够实现紧密的结合，最终实现可连续收卷吸波卷材≤0.2mm而不会发生开裂。

本发明上述实施例提供的可连续收卷吸波卷材的制备方法，先采用偶联剂对软磁粉进行表面包覆改性，获得能够与粘结剂具有良好接触的改性软磁粉后，再与其他组分进行混炼、破碎及辊压处理，使得最终获得的可连续收卷吸波卷材具有组分间结合紧密、内部微观气孔少、软磁粉含量高吸、波材料的吸波性能高、厚度≤0.2mm、不易开裂、不易老化、使用寿命长等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的可连续收卷吸波卷材的制备方法的工艺流程图；

图2是本发明实施例1提供的可连续收卷吸波卷材的制备方法制备的可连续收卷吸波卷材的磁导率曲线图。

图3是本发明实施例1提供的可连续收卷吸波卷材的制备方法制备的0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.5mm及1.0mm的吸波卷材的反射吸收曲线图。

图4是本发明实施例2提供的可连续收卷吸波卷材的制备方法制备的可连续收卷吸波卷材的磁导率曲线图。

图5是本发明实施例2提供的可连续收卷吸波卷材的制备方法制备的0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.5mm及1.0mm的吸波卷材的反射吸收曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种吸波材料，包括质量百分比的如下组分：

在任一实施例中，所述软磁粉为铁硅铝粉、铁硅铬粉、铁硅粉、铁镍粉、铁镍钼粉中的至少一种，这些铁基合金粉具有良好的磁性，且不会发生消磁。

在一优选实施例中，所述软磁粉的D50粒径为20μm～100μm，当D50小于20μm时，软磁粉尺寸过小，不能发挥有效的磁性；而当D50大于100μm，由于软磁粉尺寸过大，造成吸波材料表面粗糙，甚至容易造成表面掉粉而导致吸波性能降低或者失效。

在一优选实施例中，所述软磁粉经过表面包覆改性处理。通过表面包覆改性，提高软磁粉与其他组分的相容性。

在一优选实施例中，偶联剂为铝酸酯偶联剂。铝酸酯偶联剂同时包括亲有机的基团和亲羟基的基团，亲有机的基团能够和有机粘结剂进行紧密结合，而亲羟基的基团则能够与吸附在软磁粉表面的羟基紧密结合，使软磁粉与粘结剂相容性更好，从而提高吸波材料的性能。

在任一实施例中，乙烯醋酸乙烯共聚物具有良好的柔软性，并且化学性质稳定，抗老化和耐臭氧强度好，无毒。在本发明实施例中，用作粘结剂，与抗氧剂能够发生协同作用，共同提高吸波材料的抗老化和抗氧化性能。

在任一实施例中，增塑剂为己二酸二辛酯，该增塑剂对软磁粉和乙烯醋酸乙烯酯具有良好的增塑作用，且具有一定的柔软性，对吸波材料起到塑形效果。

在任一实施例中，分散剂为液体石蜡，液体石蜡在组分中起到分散软磁粉和粘结剂乙烯醋酸乙烯共聚物的作用，避免组分的团聚。

在任一实施例中，抗氧剂为1010和168复合抗氧剂。在吸波材料混炼过程中，该复合抗氧剂具有抵抗热氧老化的作用，进一步使得吸波材料在压片时不易发生开裂，同时还能提高吸波材料在使用过程中抗自然老化的性能。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了由上述吸波材料形成的可连续收卷吸波卷材。具体地，该可连续收卷吸波卷材厚度可以达到0～0.2mm而不会发生开裂。当然，根据实际需要，制作的可连续收卷吸波卷材的厚度可以≥0.2mm。

在上述吸波材料的基础上，本发明实施例提供了该可连续收卷吸波卷材的一种制备方法。具体地，该制备方法至少包括以下步骤：称取如上所述的软磁粉、乙烯醋酸乙烯共聚物、增塑剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂；

采用称取的所述偶联剂对所述软磁粉进行表面包覆处理；

将所述混炼获得的混炼胶进行破碎处理；

将所述破碎处理获得的颗粒料进行辊压处理。

其中，作为优选地，偶联剂对软磁粉进行表面包覆处理的具体操作为：

按照质量比为偶联剂：乙酸乙酯＝(1～3):10配制偶联剂溶液；

按照质量比为所述偶联剂溶液：所述软磁粉＝(1～3):9进行混料处理，将获得的所述混合物料在170℃～200℃油浴中加热至少1h。待乙酸乙烯酯挥发干净，得到偶联剂包覆的软磁粉。

上述涉及的偶联剂为铝酸酯偶联剂。

混炼的温度为175℃～185℃，混炼时间15min～25min。

优选地，所述混炼设备为密炼机。

优选地，所述辊压处理设备为双辊压延机。

进一步地，将经过辊压处理得到的可连续收卷吸波卷材置于贴合机上，采用双面胶进行贴合，从而获得卷状吸波材料贴片。

更进一步地，将获得的卷状吸波材料贴片进行裁切或冲切，得到特定形状的片材。

本发明上述实施例提供的可连续收卷吸波卷材的制备方法，先采用偶联剂对软磁粉进行表面包覆改性，获得能够与粘结剂具有良好接触的改性软磁粉，得到的改性软磁粉表面附着有能够与有机粘结剂分子紧密结合的偶联剂，再与其他组分进行混炼、破碎及辊压处理，使得最终获得的可连续收卷吸波卷材具有组分间结合紧密、内部微观气孔少、软磁粉含量高、吸波材料的吸波性能高、厚度≤0.2mm、不易开裂、不易老化、使用寿命长等特点。尤其值得指出的是，本发明配方在制备可连续收卷吸波卷材时只需一次性辊压即可获得厚度≤0.2mm的卷材，并且卷材无开裂现象。

进一步地，本发明实施例提供的可连续收卷吸波卷材的制备方法可连续收卷吸波卷材，可应用于电子产品中。

为了更好的体现本发明实施例提供的可连续收卷吸波卷材，下面通过多个实施例进一步说明。

实施例1

(1)按照质量百分比为铁硅铝磁粉:铝酸酯偶联剂:乙烯醋酸乙烯酯:己二酸二辛酯:液体石蜡:1010和168复合抗氧剂＝85:0.3:13:0.5:1:0.2；

(2)将称取的所述铝酸酯偶联剂与乙酸乙酯按照质量比为1:10配制铝酸酯偶联剂；然后按照质量比为所述偶联剂溶液：所述铁硅铝磁粉＝1:9进行混料处理，将获得的所述混合物料在200℃油浴中加热1h。待乙酸乙烯酯挥发干净，得到偶联剂包覆的铁硅铝磁粉；

(3)将偶联剂包覆的铁硅铝磁粉与称取的所述称取的所述乙烯醋酸乙烯共聚物、己二酸二辛酯、液体石蜡、1010和168复合抗氧剂在180℃下混炼20分钟；

(4)将所述混炼获得的混炼胶置于破碎机中进行破碎处理，获得颗粒料；

(5)将所述破碎处理获得的颗粒料置于双辊压延机中，调节辊间距，制得厚度为0.1～1.0mm的片状吸波材料卷材；

(6)在贴合机上将吸波材料卷材与双面胶贴合在一起制得卷状吸波材料贴片；

(7)将卷状吸波材料贴片裁切或冲切成特定形状的片材。

对实施例1获得的吸波材料贴片进行测试，测试数据包括厚度、起始磁导率、表面电阻、密度及环保特性，具体数据如表1所示，磁导率曲线测试结果如说明书附图2所示，反射吸收曲线测试结果如说明书附图3所示。

表1实施例1获得的吸波材料片材相关参数测试结果

厚度范围(mm)	0.1～1.0
		起始磁导率	37
表面电阻(Ω/口)	2×10⁶
		密度(g/cm³)	3.6
环保性能	符合ROHS和无卤

其中，图2中磁导率实部u_r’代表吸波材料的导磁能力，磁导率虚部u_r”代表吸波材料损耗电磁波的能力。图2表述了实施例1所获得的吸波材料在0～1GHz频率范围内的磁导率实部和虚部变化情况，一般称为磁谱。磁谱是判断吸波材料在不同频率下的隔磁能力和吸波能力的基础。

图3表征了在不同频率下实施例1获得的不同厚度吸波材料对电磁波的反射吸收性能，是对实施例1获得的吸波材料吸收电磁波能力和特性最直接的表征。

对比例1

对比例1制备的卷材，不经过偶联剂表面包覆处理，其余与实施例1相同。对对比例1获得的吸波材料贴片进行测试，测试数据包括厚度、起始磁导率、表面电阻、密度及环保特性，具体数据如表2所示。

表2对比例1获得的吸波材料片材相关参数测试结果

厚度范围(mm)	0.1～1.0
		起始磁导率	22
表面电阻(Ω/口)	2×10⁵
		密度(g/cm³)	2.8
环保性能	符合ROHS和无卤

从表1及表2可知，对软磁粉进行表面包覆处理获得的吸波材料片材密度为3.6g/cm³、起始磁导率为37，而未处理片材密度为2.8g/cm³，起始磁导率为22。由此可见，对软磁粉进行表面包覆处理后，软磁粉与其他组分结合紧密、内部微观气孔少、软磁粉含量增加、吸波材料的吸波性能提高。另外，表1和表2中还可以看出，对软磁粉进行表面包覆处理获得的吸波材料片材的表面电阻为2×10⁶Ω/口，而未处理片材的表面电阻为2×10⁵Ω/口。这是因为包覆处理将具有绝缘特性的偶联剂均匀的包覆在铁硅铝磁粉表面，使本身是导体的磁粉之间彼此绝缘，从而使吸波材料表面电阻增大。

实施例2

(1)按照质量百分比为铁硅铬磁粉:铝酸酯偶联剂:乙烯醋酸乙烯酯:己二酸二辛酯:液体石蜡:1010和168复合抗氧剂＝91:0.4:7:0.4:1:0.2；

(2)将称取的所述铝酸酯偶联剂与乙酸乙酯按照质量比为3:10配制铝酸酯偶联剂；然后按照质量比为所述偶联剂溶液：所述铁硅铬磁粉＝1:3进行混料处理，将获得的所述混合物料在170℃油浴中加热1.2h。待乙酸乙烯酯挥发干净，得到偶联剂包覆的铁硅铬磁粉；

(3)将偶联剂包覆的铁硅铬磁粉与称取的所述称取的所述乙烯醋酸乙烯共聚物、己二酸二辛酯、液体石蜡、1010和168复合抗氧剂在180℃下混炼20分钟；

(7)将卷状吸波材料贴片裁切或冲切成特定形状的片材。

对实施例2获得的吸波材料贴片进行测试，测试数据包括厚度、起始磁导率、表面电阻、密度及环保特性，具体数据如表3所示，磁导率曲线测试结果如说明书附图4所示，反射吸收曲线测试结果如说明书附图5所示。

表3实施例2获得的吸波材料片材相关参数测试结果

厚度范围(mm)	0.1～1.0
		起始磁导率	57
表面电阻(Ω/口)	2.5×10⁶
		密度(g/cm³)	4.0
环保性能	符合ROHS和无卤

图4中磁导率实部u_r’代表吸波材料的导磁能力，磁导率虚部u_r”代表吸波材料损耗电磁波的能力。图4表述了实施例2所获得的吸波材料在一定频率范围内的磁导率实部和虚部变化情况，一般称为磁谱。磁谱是判断吸波材料在不同频率下的隔磁能力和吸波能力的基础。

图5表征了在不同频率下实施例2获得的不同厚度吸波材料对电磁波的反射吸收性能。是对实施例2获得的吸波材料吸收电磁波能力和特性最直接的表征。

对比例2

对比例2制备的卷材，不经过偶联剂表面包覆处理，其余与实施例2相同。对对比例2获得的吸波材料贴片进行测试，测试数据包括厚度、起始磁导率、表面电阻、密度及环保特性，具体数据如表4所示。

表4对比例2获得的吸波材料片材相关参数测试结果

厚度范围(mm)	0.1～1.0
		起始磁导率	32
表面电阻(Ω/口)	3×10⁵
		密度(g/cm³)	3.1
环保性能	符合ROHS和无卤

从表3及表4可知，对软磁粉进行表面包覆处理获得的吸波材料片材密度为4.0g/cm³、起始磁导率为57，而未处理片材密度为3.1g/cm³，起始磁导率为32。由此可见，对软磁粉进行表面包覆处理后，软磁粉与其他组分结合紧密、内部微观气孔少、软磁粉含量增加、吸波材料的吸波性能提高。另外，从表3和表4中还可以看出，对软磁粉进行表面包覆处理获得的吸波材料片材的表面电阻为2.5×10⁶Ω/口，而未处理片材的表面电阻为3×10⁵Ω/口。这是因为包覆处理将具有绝缘特性的偶联剂均匀的包覆在铁硅铬磁粉表面，使本身是导体的铁硅铬磁粉之间彼此绝缘，从而使吸波材料表面电阻增大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种吸波材料，包括质量百分比的如下组分：

2.如权利要求1所述的吸波材料，其特征在于：所述软磁粉为经过所述偶联剂包覆改性的铁硅铝粉、铁硅铬粉、铁硅粉、铁镍粉、铁镍钼粉中的至少一种。

3.如权利要求1-2任一所述的吸波材料，其特征在于：所述软磁粉的粒径为20μm～100μm。

4.如权利要求1-2任一所述的吸波材料，其特征在于：所述偶联剂为铝酸酯偶联剂；和/或增塑剂为己二酸二辛酯。

5.如权利要求1-2任一所述的吸波材料，其特征在于：所述分散剂为液体石蜡；和/或所述抗氧剂为1010和168复合抗氧剂。

6.一种可连续收卷吸波卷材，其特征在于：所述吸波卷材由权利要求1-5任一所述的吸波材料形成。

7.如权利要求6所述的可连续收卷吸波卷材，其特征在于：所述吸波卷材的厚度为0～0.2mm。

8.一种可连续收卷吸波卷材的制备方法，至少包括以下步骤：

称取如权利要求1～5任一所述的软磁粉、乙烯醋酸乙烯共聚物、增塑剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂；

采用称取的所述偶联剂对所述软磁粉进行表面包覆处理；

将所述混炼获得的混炼胶进行破碎处理；

将所述破碎处理获得的颗粒料进行辊压处理。

9.如权利要求8所述的可连续收卷吸波卷材的制备方法，其特征在于：所述软磁粉表面包覆处理包括以下步骤：

按照质量比为偶联剂：乙酸乙酯＝(1～3):10配制偶联剂溶液；

按照质量比为所述偶联剂溶液：所述软磁粉＝(1～3):9进行混料处理，将获得的所述混合物料在170℃～200℃油浴中加热至少1h。

10.如权利要求8所述的可连续收卷吸波卷材的制备方法，其特征在于：所述混炼温度175℃～185℃，混炼时间15min～25min；和/或所述混炼设备为密炼机；和/或所述辊压处理设备为双辊压延机。