CN108394148A - 一种新型电磁屏蔽复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型电磁屏蔽复合材料，包括有金属层、热固性树脂和碳纤维编织布，金属层为金属泡沫层、金属网层中的一种或两种复合的结构；热固性树脂粘度范围在0.1‑0.5Pa•s，热固性树脂均匀混合有纳米导电填料，构成一树脂混合溶液，纳米导电填料占树脂混合溶液的重量比为1‑10%；金属层的外表面通过树脂混合溶液设置有碳纤维编织布，金属层、碳纤维编织布均在树脂混合溶液中充分浸润、渗透。本发明所述的一种新型电磁屏蔽复合材料，其重量轻，结合强度高，耐腐蚀性能较强，使用范围广泛，屏蔽稳定性好，屏蔽波段范围宽。

Description

一种新型电磁屏蔽复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种新型电磁屏蔽复合材料及其制备方法。
背景技术
随着科技的快速发展，各种无线通信系统和电子器件数量急剧增加，他们在我们带来便利的同时也带来了电磁干扰、电磁污染等问题，一方面，这些电磁波会给人类的身心健康造成伤害，另一方面也影响力其他精密仪器的正常工作，除此之外，这些电磁的泄露会造成技术信息泄密，电磁波辐射泄露作为导致军事、商业泄密的一种方式也越来越受到人们的重视。因此，电磁屏蔽材料作为有效实现电磁屏蔽技术的重要方式受到了越来越多的关注。
目前，电磁屏蔽的主要方法之一是采用屏蔽材料对电磁辐射进行有效阻隔与损耗。传统的方法是采用屏蔽性能较高的金属材料作为屏蔽体材料，比如镍、铜、铝等，为了降低密度可以使用泡沫金属或者金属网，网孔尺寸越小越密集屏蔽效果就越好，然而由于金属的耐腐蚀性能较差，在一些酸碱环境中限制了其使用。填充型导电复合材料和本征态导电高分子材料克服了金属材料加工困难、不耐酸碱的缺点，具有较好的综合性能，但是这类材料的屏蔽稳定性较差，屏蔽波段范围较窄。
发明内容
本发明的第一个目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种新型电磁屏蔽复合材料，其重量轻，结合强度高，耐腐蚀性能较强，使用范围广泛，屏蔽稳定性好，屏蔽波段范围宽。
本发明所述的一种新型电磁屏蔽复合材料，为板材或其他异型材，包括有金属层、热固性树脂和碳纤维编织布，所述的金属层为金属泡沫层、金属网层中的一种或两种复合的结构；所述的热固性树脂粘度范围在0.1-0.5Pa•s，热固性树脂均匀混合有纳米导电填料，构成一树脂混合溶液，纳米导电填料占树脂混合溶液的重量比为1-10%；所述的金属层的外表面通过树脂混合溶液设置有碳纤维编织布，金属层、碳纤维编织布均在树脂混合溶液中充分浸润、渗透。
本发明的另一个目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种新型电磁屏蔽复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）使用丙酮或酒精清洗模具表面，在清理后的模具表面涂覆脱模剂1-3遍；
（2）待脱模剂充分挥发之后，在模具表面铺设碳纤维编织布2-4层，再铺设玻璃纤维编织布1-3层，然后在编织布上铺设金属层，在金属层的上面按上述工艺依次铺设玻璃纤维编织布层1-3层、碳纤维编织布2-4层，最后在金属层上面的编织布上铺设脱模布、无孔隔离膜和导流网；
（3）使用密封胶带和真空袋将步骤1-2所制得的金属层整体封装，制备成预制件，在真空袋与所述预制件之间设置有注胶座，注胶座上设置有通孔，并通过所述通孔在注胶座中插入真空管，真空管连接树脂收集器，树脂收集器连接真空泵；
（4）将热固性树脂与其对应的固化剂、稀释剂、促进剂、纳米导电填料和分散剂充分搅拌混合；
（5）将步骤4所制得的树脂混合液放入超声波设备中进行分散，使纳米导电填料分散均匀，然后放入真空箱中进行脱泡，排出树脂中的空气气泡；
（6）将步骤5所制得的树脂混合液在真空压力的作用下注入到步骤3的预制件中，使树脂能够充分浸润到碳纤维编织布、玻璃纤维编织布和金属层中；
（7）将步骤6所制得的制品室温放置1-10小时后，放入热压罐或烘箱内，在80-100℃下高温固化3-6小时。
该方法不仅可以制备成板材，还能根据具体情况，通过铺层结构设计，可制备成各种形状，能够满足不同的力学和电磁屏蔽性能要求，具有很强的设计性。
具体实施方式
结合具体实施例，说明如下：本发明所述的一种新型电磁屏蔽复合材料，为板材或其他异型材，包括有金属层、热固性树脂和碳纤维编织布，所述的金属层为金属泡沫层、金属网层中的一种或两种复合的结构；所述的热固性树脂粘度范围在0.1-0.5Pa•s，热固性树脂均匀混合有纳米导电填料，构成一树脂混合溶液，纳米导电填料占树脂混合溶液的重量比为1-10%；所述的金属层的外表面通过树脂混合溶液设置有碳纤维编织布，金属层、碳纤维编织布均在树脂混合溶液中充分浸润、渗透。
进一步的，所述的碳纤维编织布的外表面通过树脂混合溶液设置有玻璃纤维编织布，玻璃纤维编织布在树脂混合溶液中充分浸润、渗透。
进一步的，所述的金属层为金属泡沫层与金属网层复合的结构，金属泡沫层与金属网层之间通过树脂混合溶液设置有碳纤维编织布、玻璃纤维编织布中的一种或两种，所述的碳纤维编织布、玻璃纤维编织布均在树脂溶液中充分浸润、渗透。
进一步的，所述的金属泡沫层为泡沫镍层、泡沫铝层、泡沫锌层、泡沫铜层、泡沫铁层中的一种或几种，单层厚度为1-5mm,孔隙率在60%以上；金属网层由紫铜网层、不锈钢网层、镍网层中的一种或几种，目数为100-250目，厚度0.5-3mm；所述的金属泡沫层、金属网层的层数均为1-20层，层数在1层以上时，均由不同种的泡沫层、网层复合而成。
进一步的，所述的热固性树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、热固性丙烯酸树脂、热固性聚氨酯树脂、乙烯基树脂、双马来酰亚胺树脂中的任意一种；所述纳米导电填料为石墨烯、纳米铜粉、纳米镍粉、纳米铝粉、纳米银粉、碳纳米管中的一种或几种。
进一步的，所述的碳纤维编织布的纹路为平纹或者斜纹，面密度为200-300g/㎡；玻璃纤维编织布为平纹方格布或多轴向编织布，面密度为200-1000g/㎡。
进一步的，所述碳纤维编织布和玻璃纤维编织布的形状、大小相同，重叠铺放，金属层略小与碳纤维编织布、玻璃纤维编织布，所述的金属层包裹在编织布中。
本发明所述的一种新型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：
（1）使用丙酮或酒精清洗模具表面，在清理后的模具表面涂覆脱模剂1-3遍；
（2）待脱模剂充分挥发之后，在模具表面铺设碳纤维编织布2-4层，再铺设玻璃纤维编织布1-3层，然后在编织布上铺设金属层，在金属层的上面按上述工艺依次铺设玻璃纤维编织布层1-3层、碳纤维编织布2-4层，最后在金属层上面的编织布上铺设脱模布、无孔隔离膜和导流网；
（3）使用密封胶带和真空袋将步骤1-2所制得的金属层整体封装，制备成预制件，在真空袋与所述预制件之间设置有注胶座，注胶座上设置有通孔，并通过所述通孔在注胶座中插入真空管，真空管连接树脂收集器，树脂收集器连接真空泵，真空泵用于抽真空、保压；
（4）将热固性树脂与其对应的固化剂、稀释剂、促进剂、纳米导电填料和分散剂充分搅拌混合，所述的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或是它们的混合物；
（5）将步骤4所制得的树脂混合液放入超声波设备中进行分散，使纳米导电填料分散均匀，然后放入真空箱中进行脱泡，排出树脂中的空气气泡；
（6）将步骤5所制得的树脂混合液在真空压力的作用下注入到步骤3的预制件中，使树脂能够充分浸润到碳纤维编织布、玻璃纤维编织布和金属层中；
（7）将步骤6所制得的制品室温放置1-10小时后，放入热压罐或烘箱内，在80-100℃下高温固化3-6小时。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型电磁屏蔽复合材料，为板材或其他异型材，包括有金属层、热固性树脂和碳纤维编织布，其特征在于：所述的金属层为金属泡沫层、金属网层中的一种或两种复合的结构；所述的热固性树脂粘度范围在0.1-0.5Pa•s，热固性树脂均匀混合有纳米导电填料，构成一树脂混合溶液，纳米导电填料占树脂混合溶液的重量比为1-10%；所述的金属层的外表面通过树脂混合溶液设置有碳纤维编织布，金属层、碳纤维编织布均在树脂混合溶液中充分浸润、渗透。
2.根据权利要求1所述的一种新型电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述的碳纤维编织布的外表面通过树脂混合溶液设置有玻璃纤维编织布，玻璃纤维编织布在树脂混合溶液中充分浸润、渗透。
3.根据权利要求1所述的一种新型电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述的金属层为金属泡沫层与金属网层复合的结构，金属泡沫层与金属网层之间通过树脂混合溶液设置有碳纤维编织布、玻璃纤维编织布中的一种或两种，所述的碳纤维编织布、玻璃纤维编织布均在树脂溶液中充分浸润、渗透。
4.根据权利要求1所述的一种新型电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述的金属泡沫层为泡沫镍层、泡沫铝层、泡沫锌层、泡沫铜层、泡沫铁层中的一种或几种，单层厚度为1-5mm,孔隙率在60%以上；金属网层由紫铜网层、不锈钢网层、镍网层中的一种或几种，目数为100-250目，厚度0.5-3mm；所述的金属泡沫层、金属网层的层数均为1-20层，层数在1层以上时，均由不同种的泡沫层、网层复合而成。
5.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述的热固性树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、热固性丙烯酸树脂、热固性聚氨酯树脂、乙烯基树脂、双马来酰亚胺树脂中的任意一种；所述纳米导电填料为石墨烯、纳米铜粉、纳米镍粉、纳米铝粉、纳米银粉、碳纳米管中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述的碳纤维编织布的纹路为平纹或者斜纹，面密度为200-300g/㎡；玻璃纤维编织布为平纹方格布或多轴向编织布，面密度为200-1000g/㎡。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种新型电磁屏蔽材料，其特征在于：所述碳纤维编织布和玻璃纤维编织布的形状、大小相同，重叠铺放，金属层略小与碳纤维编织布、玻璃纤维编织布，所述的金属层包裹在编织布中。
8.一种新型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：
（1）使用丙酮或酒精清洗模具表面，在清理后的模具表面涂覆脱模剂1-3遍；
（2）待脱模剂充分挥发之后，在模具表面铺设碳纤维编织布2-4层，再铺设玻璃纤维编织布1-3层，然后在编织布上铺设金属层，在金属层的上面按上述工艺依次铺设玻璃纤维编织布层1-3层、碳纤维编织布2-4层，最后在金属层上面的编织布上铺设脱模布、无孔隔离膜和导流网；
（3）使用密封胶带和真空袋将步骤1-2所制得的金属层整体封装，制备成预制件，在真空袋与所述预制件之间设置有注胶座，注胶座上设置有通孔，并通过所述通孔在注胶座中插入真空管，真空管连接树脂收集器，树脂收集器连接真空泵；
（4）将热固性树脂与其对应的固化剂、稀释剂、促进剂、纳米导电填料和分散剂充分搅拌混合；
（5）将步骤4所制得的树脂混合液放入超声波设备中进行分散，使纳米导电填料分散均匀，然后放入真空箱中进行脱泡，排出树脂中的空气气泡；
（6）将步骤5所制得的树脂混合液在真空压力的作用下注入到步骤3的预制件中，使树脂能够充分浸润到碳纤维编织布、玻璃纤维编织布和金属层中；
（7）将步骤6所制得的制品室温放置1-10小时后，放入热压罐或烘箱内，在80-100℃下高温固化3-6小时。
9.根据权利要求8所述的一种新型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：所述的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或是它们的混合物。
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