CN108424609A - 一种汽车电子元件用电磁波屏蔽材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车电子元件用电磁波屏蔽材料，镀铝玻璃纤维、镁酚醛树脂、Fe3O4磁性粒子、六水合三氯化铁、醋酸钠、柠檬酸钠为主要原料，采用加温加压的方式固化成型最终样品，加入磁性粒子不是简单的复合叠加，提高材料的磁导率同时对初始进入磁屏蔽体的泄露磁进行再次磁屏蔽，从而使通过磁屏蔽体的泄露磁通明显减少；本发明以镀铝玻璃纤维和Fe3O4磁性粒子为导电填充物、镁酚醛树脂为基体的电磁屏蔽复合材料，具有导电性能好，屏蔽效能高，质轻价廉等特点。

Description

一种汽车电子元件用电磁波屏蔽材料
技术领域
本发明涉及一种汽车电子元件用电磁波屏蔽材料,属于电磁辐射防护领域。
背景技术
在电磁辐射防护领域中，低频磁场干扰是屏蔽领域中难对付的一种干扰。这种干扰一般是由直流电流或交流电流产生的。低频（＜1OOkHz）磁场的危害有两个方面，一是低频磁场产生的磁场干扰是影响其它电子电气设备的正常工作。例如，发动机所产生的低频磁场能使附近的计算机的图象和读数及通信设备产生失真。二是低频磁场会使人体的中枢神经系统紊乱、心血管系统失调，并增加白血病、脑瘤、乳腺癌的发病率。此外，人体内的神经信号是以低频传送的，因此，它们可能受到电器发出的低频电磁波影响，进而扰乱染色体或细胞的运作和生长。低频磁场会严重危及国家政治、军事和社会安全，对低频磁场的辐射采取预防与治理措施显得十分必要。为了减少低频磁场辐射，除在结构上合理布局、合理安置元部件外，采用磁屏蔽材料进行磁屏蔽是一种减小低频磁场干扰的十分有效的措施。例如，用磁屏蔽材料建立磁屏蔽室，对电力、电子设备外壳进行磁屏蔽，用磁屏蔽材料对信号线和电源线进行屏蔽，以达到防止外磁场对设备、器件干扰的目的。因此，从材料角度讲，研究和开发新型低频电磁波磁屏蔽材料尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车电子元件用电磁波屏蔽材料，具有优异的屏蔽效能。
一种汽车电子元件用电磁波屏蔽材料，其制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将60g镁酚醛树脂和10gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；
步骤2、裁剪好的短纤维30g转移至瓷钵盂中倒入上述树脂溶液进行初步混料，通过挤压，搓揉使纤维和树脂均匀混合，待混合物粘度变大时，再向盛树脂的烧杯倒入适量丙酮溶液，洗涮后倒入钵盂稀释混合物；
步骤3、已经混合均匀的纤维一树脂体系混合物置于通风橱中挥发、固化72小时；
步骤4、将温控箱目标温度调至180℃，当温度接近165℃时，调节目标温度为165℃；
步骤5、将混合物料手工分成尺寸为4cm2左右片状，手工迅速的将其均匀放入模压腔中，尽量保持平整；
步骤6、启动压机并观察压力表，待显示有压力时开始计时，先粗调压力至20MPa，然后通过微调钮较为精确的保持此压力；
步骤7、待反应结束，切断供热电源，仍然保持压力等待样品温度降低，降至室温后即可拆卸模具取出磁屏蔽材料样品。
所述的Fe3O4磁性粒子制备方法如下：
将14.0g六水合三氯化铁、4.2g醋酸钠和1.4g柠檬酸钠溶解在70ml乙二醇中,在160℃下机械搅拌1h,然后置于含有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中,将反应釜放置于200℃的烘箱中16h,取出,水冷却至室温；用磁铁分离出产物,并用无水乙醇和去离子水洗涤除去未反应的原料,最后得到Fe3O4磁性粒子。
有益效果：本发明提供了一种电磁波屏蔽材料的制备方法，采用加温加压的方式固化成型最终样品，加入磁性粒子不是简单的复合叠加，提高材料的磁导率同时对初始进入磁屏蔽体的泄露磁进行再次磁屏蔽，从而使通过磁屏蔽体的泄露磁通明显减少；因此材料除了具有一般填充型屏蔽材料的优点之外，还具有特殊的层间结构，即以镀铝玻璃纤维为导电物的填充层处于中间，树脂基体浮于表层的“树脂一镀铝纤维一树脂”三体系结构，这样的层状结构与普通各向同性的导电材料相比，具有更多重反射界面，使电磁波在穿越材料时遇到多次阻抗突变的界面而产生多重反射，因而整体屏蔽效能高，响应频率范围也较广。
具体实施方式
实施例1
一种汽车电子元件用电磁波屏蔽材料，该材料制备方法包括以下步骤：
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将60g镁酚醛树脂和10gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；
步骤2、裁剪好的短纤维30g转移至瓷钵盂中倒入上述树脂溶液进行初步混料，通过挤压，搓揉使纤维和树脂均匀混合，待混合物粘度变大时，再向盛树脂的烧杯倒入适量丙酮溶液，洗涮后倒入钵盂稀释混合物；
步骤3、已经混合均匀的纤维一树脂体系混合物置于通风橱中挥发、固化72小时；
步骤4、将温控箱目标温度调至180℃，当温度接近165℃时，调节目标温度为165℃；
步骤5、将混合物料手工分成尺寸为4cm2左右片状，手工迅速的将其均匀放入模压腔中，尽量保持平整；
步骤6、启动压机并观察压力表，待显示有压力时开始计时，先粗调压力至20MPa，然后通过微调钮较为精确的保持此压力；
步骤7、待反应结束，切断供热电源，仍然保持压力等待样品温度降低，降至室温后即可拆卸模具取出磁屏蔽材料样品。
所述的Fe3O4磁性粒子制备方法如下：
将14.0g六水合三氯化铁、4.2g醋酸钠和1.4g柠檬酸钠溶解在70ml乙二醇中,在160℃下机械搅拌1h,然后置于含有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中,将反应釜放置于200℃的烘箱中16h,取出,水冷却至室温；用磁铁分离出产物,并用无水乙醇和去离子水洗涤除去未反应的原料,最后得到Fe3O4磁性粒子。
实施例2
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将50g镁酚醛树脂和10gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；其余步骤同实施例1。
实施例3
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将40g镁酚醛树脂和10gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；其余步骤同实施例1。
实施例4
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将30g镁酚醛树脂和10gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；其余步骤同实施例1。
实施例5
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将20g镁酚醛树脂和10gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；其余步骤同实施例1。
实施例6
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将10g镁酚醛树脂和10gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；其余步骤同实施例1。
实施例7
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将60g镁酚醛树脂和5gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；其余步骤同实施例1。
实施例8
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将60g镁酚醛树脂和15gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；其余步骤同实施例1。
实施例9
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将60g镁酚醛树脂和20gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；其余步骤同实施例1。
实施例10
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将60g镁酚醛树脂和1.0gFe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；其余步骤同实施例1。
对照例1
与实施例1不同点在于：磁屏蔽材料制备步骤1中，不再加入镀铝玻璃纤维，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例2
与实施例1不同点在于：磁屏蔽材料制备步骤1中，用玻璃纤维取代镀铝玻璃纤维用量不变，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例3
与实施例1不同点在于：磁屏蔽材料制备步骤1中，加入25ml的80%丙酮溶液，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例4
与实施例1不同点在于：磁屏蔽材料制备步骤1中，不再加入丙酮溶液，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例5
与实施例1不同点在于：磁屏蔽材料制备步骤1中，不再加入Fe3O4磁性粒子，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例6
与实施例1不同点在于：磁屏蔽材料制备步骤1中，用等量的白炭黑取代Fe3O4磁性粒子，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例7
与实施例1不同点在于：Fe3O4磁性粒子制备步骤中，不再加入醋酸钠；其余步骤与实施例1完全相同。
对照例8
与实施例1不同点在于：Fe3O4磁性粒子制备步骤中，不再加入柠檬酸铵；其余步骤与实施例1完全相同。
对照例9
与实施例1不同点在于：Fe3O4磁性粒子制备步骤中，六水合三氯化铁、醋酸钠和柠檬酸钠质量比为5：2：1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例10
与实施例1不同点在于：Fe3O4磁性粒子制备步骤中，六水合三氯化铁、醋酸钠和柠檬酸钠质量比为1：1：1，其余步骤与实施例1完全相同。
射频电磁场屏蔽效能采用安捷伦4396B网络/频谱/阻抗分析仪进行测量，屏蔽效能测试方法参照中华人民共和国电子行业军用标准SJ20524-1995《材料屏蔽效能测试方法》进行测量;频率为1.5GHz条件下，屏蔽效能测试结果如表所示
屏蔽效能（SE）/dB
实施例1 77.4
实施例2 72.1
实施例3 66.5
实施例4 61.3
实施例5 57.2
实施例6 51.6
实施例7 47.0
实施例8 42.3
实施例9 37.9
实施例10 33.3
对照例1 10.3
对照例2 11.1
对照例3 17.1
对照例4 6.7
对照例5 10.0
对照例6 9.6
对照例7 2.4
对照例8 6.7
对照例9 4.3
对照例10 3.4
实验结果表明制备的填充型电磁屏蔽复合材料具有良好的磁屏蔽效果，在测试条件一定时，屏蔽效能（SE）越高，磁屏蔽效果越好，反之越差；在镀铝玻璃纤维、镁酚醛树脂、Fe3O4磁性粒子质量比为3：6：1时，其他配料固定，制备效果最好，与实施例1不同点在于，实施例2至实施例10分别改变主要原料镀铝玻璃纤维、镁酚醛树脂、Fe3O4磁性粒子的用量和配比，对材料的屏蔽效能有不同的影响；对照例1至对照例2不再加入镀铝玻璃纤维并用普通玻璃纤维取代，其他步骤完全相同，导致屏蔽效能明显降低，说明镀铝玻璃纤维对材料磁屏蔽性能影响很大；对照例3至对照例4调节制备工艺，不再加入丙酮或加大丙酮用量，效果依然不好，说明丙酮对镁酚醛树脂的复合加工很重要；对照例5至对照例6不再加入Fe3O4磁性粒子并用等量的白炭黑取代，使得屏蔽效能明显降低，磁屏蔽效果明显变差，说明Fe3O4磁性粒子是重要的材料组分；对照例7至对照例10不再加入醋酸钠和柠檬酸钠并改变六水合三氯化铁的配比用量，铁磁粒子的导磁率发生变化，屏蔽效果明显变差，屏蔽效能依然不高；因此使用本发明制备的填充型电磁屏蔽复合材料具有良好的磁屏蔽效果。

Claims (2)

1.一种汽车电子元件用电磁波屏蔽材料，其特征在于该材料制备方法包括以下步骤：
步骤1、将2m长的镀铝玻璃纤维裁剪成约40mm长的短纤维，将镁酚醛树脂和Fe3O4磁性粒子倾倒至250m1烧杯中，然后往其中倒入25ml的10%丙酮溶液，一边倾倒一边搅拌；
步骤2、裁剪好的短纤维转移至瓷钵盂中倒入上述树脂溶液进行初步混料，通过挤压，搓揉使纤维和树脂均匀混合，待混合物粘度变大时，再向盛树脂的烧杯倒入适量丙酮溶液，洗涮后倒入钵盂稀释混合物；
步骤3、已经混合均匀的纤维一树脂体系混合物置于通风橱中挥发、固化72小时；
步骤4、将温控箱目标温度调至180℃，当温度接近165℃时，调节目标温度为165℃；
步骤5、将混合物料手工分成尺寸为4cm2左右片状，手工迅速的将其均匀放入模压腔中，尽量保持平整；
步骤6、启动压机并观察压力表，待显示有压力时开始计时，先粗调压力至20MPa，然后通过微调钮较为精确的保持此压力；
步骤7、待反应结束，切断供热电源，仍然保持压力等待样品温度降低，降至室温后即可拆卸模具取出磁屏蔽材料样品。
2.根据权利要求1所述一种汽车电子元件用电磁波屏蔽材料，其特征在于，
所述的Fe3O4磁性粒子制备方法如下：
将14.0g六水合三氯化铁、4.2g醋酸钠和1.4g柠檬酸钠溶解在70ml乙二醇中，在160℃下机械搅拌1h，然后置于含有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中,将反应釜放置于200℃的烘箱中16h，取出,水冷却至室温；用磁铁分离出产物，并用无水乙醇和去离子水洗涤除去未反应的原料,最后得到Fe3O4磁性粒子。
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