CN107415376B - 一种电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法及其产品，其制备方法包括：(1)将丁腈橡胶溶于二甲苯溶剂，或者将聚氨酯树脂溶于二甲基甲酰胺溶剂，充分溶解制得粘结剂溶液；(2)将纤维吸收剂与粘结剂溶液混合并搅拌至纤维均匀分散，制得流延浆料；(3)以聚对苯二甲酸乙二醇酯膜作为基底，在剪切力作用下将流延浆料均匀涂覆在基底上，形成流延湿膜；在流延湿膜的流延方向上施加静态磁场进行辅助纤维取向，直至粘结剂溶剂挥发干，制得流延膜；(4)将多层流延膜进行叠层热压，获得电磁各向异性噪声抑制膜；所制备的电磁各向异性噪声抑制膜可在传输线垂直于纤维轴向的方向上实现电磁噪声抑制性能的大幅增强。

Description

一种电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法及其产品
技术领域
本发明属于材料技术领域，更具体地，涉及一种电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法及其产品。
背景技术
电磁噪声抑制膜(Electromagnetic noise suppression film)是一种对电磁噪声信号具有强衰减吸收的复合材料薄膜，具有柔性可贴装、应用频率范围宽等特点，可有效解决电子设备在高频工作条件下的电磁干扰问题，为电子设备的小型化、集成化和高频化设计与发展提供技术支持。
电磁噪声抑制膜的电性能主要取决于吸收剂的组成与结构，目前市场上电磁噪声抑制膜的吸收剂主要为片状金属磁粉，为改善其噪声抑制效果需对片状金属磁粉进行高度取向，使其在电磁噪声抑制膜的膜面内平行排列，其制备工艺较为复杂；此外，这类电磁噪声抑制膜在膜面内电磁各向同性，在低频段(特别是2GHz以下)的噪声抑制性能相对较差，难以满足低频近场噪声抑制需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法及其产品，其目的在于利用铁基磁性金属纤维吸收剂的一维形状各向异性在纤维轴向和径向产生强电磁各向异性，提高薄膜对电磁波噪声的抑制效果。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丁腈橡胶溶于二甲苯溶剂，充分溶解制得粘结剂溶液；或者将聚氨酯树脂溶于二甲基甲酰胺溶剂，充分溶解制得粘结剂溶液；
(2)将纤维吸收剂与粘结剂溶液按照吸收剂所占质量分数为75wt％～95wt％的质量比混合并搅拌至纤维均匀分散，制得流延浆料；
其中，纤维吸收剂与粘结剂质量比是指纤维吸收剂与丁腈橡胶或聚氨酯树脂的质量比；
(3)以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜作为基底，将流延浆料均匀涂覆在基底上，形成流延湿膜；并在流延湿膜的流延方向上施加静态磁场进行辅助纤维取向，直至粘结剂溶剂挥发干，制得流延膜；
(4)将多层流延膜进行叠层热压，获得电磁各向异性噪声抑制膜。
优选地，上述电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，丁腈橡胶与二甲苯的质量比为1:8～1:11；聚氨酯树脂与二甲基甲酰胺的质量比为1:8～1:11；通过控制粘结剂溶液中二甲苯溶剂或二甲基甲酰胺溶剂的用量来调节流延浆料的粘度以满足流延成型工艺条件。
优选地，上述电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，纤维吸收剂采用直径均值为2μm～8μm、长度均值为50μm～200μm的铁基磁性金属纤维。
优选地，上述电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，纤维吸收剂采用羰基铁纤维或羰基铁镍纤维。
优选地，上述电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，步骤(3)中，采用高度为50μm～300μm的刮刀辅助涂覆，在刮刀的剪切力的作用下将流延浆料均匀涂覆在基底上。
优选地，上述电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，叠层热压在135～150℃的温度、15～30MPa压力的环境下进行。
按照本发明的另一方面，提供了一种由上述方法制备获得的电磁各向异性噪声抑制膜。
优选的，上述电磁各向异性噪声抑制膜，包括2～8层自下而上依次层叠的流延膜；
其流延膜包括纤维吸收剂和粘结剂；纤维吸收剂为一维铁基金属磁性纤维，且在噪声抑制膜面内沿轴向相互平行排列；
由于纤维吸收剂的微波电磁参数具有显著的形状各向异性，表现为纤维的轴向磁导率大于径向磁导率，当信号传输线与取向纤维的轴向垂直(微波磁场可与纤维轴向平行)时，较大的纤维轴向磁导率有利于噪声抑制膜获得相对较高的等效磁导率，因此这种电磁各向异性噪声抑制膜具有很好的近场噪声抑制效果；
流延膜的层数与最终成膜厚度相关，流延膜的层数太少则成膜厚度较薄，随着流延膜的层数增加噪声抑制膜的整体厚度相应增大，噪声抑制效果增强，但层数太多会导致工艺复杂，且不利于噪声抑制膜的薄层应用需求；本发明在2～8层取值，在保障膜厚以及噪声抑制性能的同时具有较佳的工艺可行性。
现有的电磁噪声抑制膜采用二维片状金属磁粉作为吸收剂；本发明采用铁基磁性金属纤维作为吸收剂来制备电磁噪声抑制膜；总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)简化工艺；片状吸收剂在膜面内平行排列是提高噪声抑制膜等效磁导率并改善其噪声抑制性能的关键，但实现片状磁粉在噪声抑制膜面内高度取向对成型工艺要求较高；本发明所提供的电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，利用纤维吸收剂的一维特性，通过在流延方向施加静态磁场来实现纤维吸收剂在膜面内取向排列，成型工艺相对简单；
(2)现有电磁噪声抑制膜的性能在膜面内一般为各向同性，而本发明利用纤维吸收剂的显著电磁参数各向异性，所制备的各向异性噪声抑制膜可在传输线垂直于纤维轴向的方向上实现电磁噪声抑制性能的大幅增强，其应用性能提升可打破现有噪声抑制膜对材料磁导率的依赖；
(3)本发明所制备的电磁各向异性噪声抑制膜，充分利用铁基金属磁性纤维吸收剂的轴向磁导率与化学成分、直径、长径比及电导率的密切相关性，通过纤维吸收剂的成分与结构优化、填充比与取向度提高可实现发明噪声抑制膜的等效磁导率提升，并在传输线垂直于纤维轴向的特定方向进一步增强其噪声抑制性能。
附图说明
图1是本发明提供的各向异性电磁噪声抑制膜表面形貌图；
图2是本发明实施例1的效果图；
图3是本发明实施例2的效果图；
图4是本发明实施例3的效果图；
在附图中，表示测试微带线(信号传输线)与取向纤维的轴向平行，表示测试微带线(信号传输线)与取向纤维的轴向垂直。
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1提供的电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丁腈橡胶溶于二甲苯溶剂，充分溶解制得粘结剂溶液；其中，丁腈橡胶与二甲苯的质量比为1:9；
(2)将纤维吸收剂与粘结剂溶液按照吸收剂所占质量分数为80wt％的质量比混合并搅拌至纤维均匀分散，制得流延浆料；
其中，纤维吸收剂采用铁基磁性金属纤维；纤维吸收剂与粘结剂质量比是指纤维吸收剂与丁腈橡胶或聚氨酯树脂的质量比；
(3)以聚对苯二甲酸乙二醇酯膜作为基底，采用高度为250um的刮刀，在刮刀的剪切力作用下将流延浆料均匀涂覆在基底上，形成流延湿膜；并在流延湿膜的流延方向上施加静态磁场进行辅助纤维取向，直至粘结剂溶剂挥发干，制得流延膜；刮刀高度影响成膜的厚度和纤维的取向度，刮刀高度越低，膜厚越薄、取向度越高；
(4)在145℃的温度、25MPa压力下，将8层流延膜进行叠层热压，制备得到抗电磁干扰的各向异性噪声抑制膜。
图1为本发明提供的吸收剂质量分数为80wt％的各向异性噪声抑制膜的微观形貌，从该图可以看出，在流延成型剪切力和取向磁场共同作用下，纤维在橡胶基体中呈现出较高的取向性。
实施例1提供的噪声抑制膜厚度为180μm，其中铁纤维吸收剂的质量分数为80wt％；如图2所示，在0.3～8GHz范围内，当纤维轴向与信号传输线平行时，实施例1提供的这种噪声抑制膜的传输损耗功率Ploss与输入功率Pin比值0.20～0.73；当纤维轴向与信号传输线垂直时，其传输损耗功率Ploss与输入功率Pin比值Ploss/Pin为0.30～0.89；表明实施例1提供的这种薄膜在“纤维轴向与信号传输线垂直”的情况下噪声抑制性能更好。
实施例2～实施例7所提供的电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，与实施例1的区别在于原料以及参数；实施例2～4采用的粘结剂材料为丁腈橡胶与二甲苯，吸收剂采用羰基铁纤维；实施例5～7采用的粘结剂材料为聚氨酯树脂与二甲基甲酰胺，吸收剂采用羰基铁镍纤维；参数如下表1所示。
表1实施例1～实施例7的参数及原料列表
由于所采用的纤维铁基磁性金属纤维非均一结构，其直径和长度均存在一个范围值，因此采用均值来表征其纤维长度以及直径。
在本发明中，利用微带线方法表征噪声抑制性能，通过传输损耗功率与输入功率比值(Ploss/Pin)来反映，该比值越接近于1，表示噪声抑制性能越好。
实施例2所制备的噪声抑制膜的厚度为170μm，其中纤维吸收剂质量分数为85wt％；如图3所示，在0.3～8GHz范围内，当纤维轴向与信号传输线平行时，实施例2提供的这种噪声抑制膜的传输损耗功率Ploss与输入功率Pin比值Ploss/Pin为0.24～0.81；当纤维轴向与信号传输线垂直时，其传输损耗功率Ploss与输入功率Pin比值为0.37～0.98；表明在0.3～8GHz的测试频率范围，实施例2提供的这种薄膜在“纤维轴向与信号传输线垂直”的情况下噪声抑制性能更好。
实施例3所制备的噪声抑制膜的整体厚度为200μm，其中纤维吸收剂质量分数为90wt％；如图4所示，在0.3～8GHz范围内，当纤维轴向与信号传输线平行时，实施例3提供的这种噪声抑制膜的传输损耗功率Ploss与输入功率Pin比值Ploss/Pin为0.29～0.92；当纤维轴向与信号传输线垂直时，其传输损耗功率Ploss与输入功率Pin比值为0.58～0.99；表明在0.3～8GHz的测试频率范围，特别是低频段，实施例3提供的这种薄膜在“纤维轴向与信号传输线垂直”的情况下具有优异的噪声抑制性能。
本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电磁各向异性噪声抑制膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将丁腈橡胶溶于二甲苯溶剂，充分溶解制得粘结剂溶液；或者将聚氨酯树脂溶于二甲基甲酰胺溶剂，充分溶解制得粘结剂溶液；
（2）将纤维吸收剂与粘结剂溶液混合并搅拌至纤维均匀分散，制得流延浆料；采用一维铁基金属磁性纤维作为纤维吸收剂；
（3）以聚对苯二甲酸乙二醇酯膜作为基底，将流延浆料均匀涂覆在基底上，形成流延湿膜；在流延湿膜的流延方向上施加静态磁场进行辅助纤维取向，直至粘结剂溶剂挥发干，制得流延膜；
（4）将多层流延膜进行叠层热压，获得电磁各向异性噪声抑制膜。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，丁腈橡胶与二甲苯的质量比为1:8~1:11；聚氨酯树脂与二甲基甲酰胺的质量比为1:8~1:11。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，将纤维吸收剂与粘结剂溶液按照纤维吸收剂所占质量分数为75wt%~95wt%的质量比混合。
4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述纤维吸收剂采用直径均值为2μm~8μm、长度均值为50μm~200μm的铁基磁性金属纤维。
5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，纤维吸收剂采用羰基铁纤维或羰基铁镍纤维。
6.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，采用高度为50μm ~300μm的刮刀辅助涂覆，在刮刀的剪切力的作用下将流延浆料均匀涂覆在基底上。
7.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在温度为135~150℃，压力为15~30MPa的环境下进行叠层热压。
8.一种根据权利要求1~7任一项所述的制备方法所制备的电磁各向异性噪声抑制膜。
9.如权利要求8所述的电磁各向异性噪声抑制膜，其特征在于，包括2~8层自下而上依次层叠的流延膜；所述流延膜包括纤维吸收剂和粘结剂；所述纤维吸收剂采用一维铁基金属磁性纤维，且在噪声抑制膜面内沿轴向平行排列。
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