CN109203621A - 一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜及其制备方法，所述薄膜包括：两聚酰亚胺基材薄膜层；分别涂覆于两聚酰亚胺基材薄膜层相对面的滤波涂层；聚酰亚胺基材薄膜层涂覆有滤波涂层一面层叠、压合连接。所述具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄提供电阻率高、密度小、高韧性、耐磨耗、耐高温、防腐蚀、滤波性能好、尺寸稳定性优的双面聚酰亚胺薄膜。

Description

一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜
技术领域
本发明属于滤波材料技术领域，具体地，涉及一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜。
背景技术
聚酰亚胺(PI)薄膜具有高强度、高韧性、耐磨耗、耐高温、防腐蚀等特殊性能，可符合轻、薄、短、小之设计要求，是一种具有竞争优势的耐高温绝缘材料。经过40多年的发展，已经成为电子、电机产品的重要原料之一，电子领域广泛应用于软板、半导体封装、光伏(太阳能)能源、液晶显示器等，而电机领域主要应用于航天、军工、机械、汽车等。
同时在电子领域，随着数字技术的发展，电子产品不断向轻、薄化以及小型化发展，元器件的安装密度越来越大，同时运行频率越来越高。在复杂的电磁环境下，电子元器件之间电磁兼容性问题日益严重。
电磁波吸收材料，简称滤波材料，是一种能够将投射到它表面的电磁波大部分吸收，并通过材料的电或磁损耗将电磁能量转换成为热能或其他形式的能量而消耗掉，且反射、散射和透射都很小的复合功能材料。
滤波材料的分类方法主要有四种：按滤波原理可分为吸收型和干涉型，前者利用材料本身对电磁波的吸收、后者利用表层与底层两列反射波相互干涉抵消来减少电磁辐射；按耗损机理分为电阻性、电介质型和磁介质型，碳化硅、石墨等属于电阻型，电磁能主要衰减在材料电阻上，以热能形式散发掉，钛酸钡为电介质型滤波材料，主要靠介质的电子极化、分子极化或界面极化的弛豫损耗衰减吸收电磁波，磁损耗型吸收剂依靠磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等极化机制衰减吸收电磁波，如铁氧体、羰基铁等；
按成型工艺分为涂覆型和结构型，涂覆型是将吸收剂与粘结剂混合后涂覆于目标表面形成滤波涂层，而结构型滤波材料通常是将吸收剂分散在由特种纤维增强的结构材料中所形成的结构复合材料，它具有承载和滤波的双重功能；按不同研究时期，滤波材料可分为传统型和新型，铁氧体、金属微粉、钛酸钡、碳化硅、石墨、导电纤维等均为传统滤波材料，他们具有成本低、吸收频带窄、密度大等特点，主要目标是强吸收，纳米材料、多晶铁纤维、石墨烯、导电高聚物等新型滤波材料，要求满足厚度薄、工作频带宽、重量轻、粘结强度高等特点。
对于滤波材料，目前国内主要存在如下专利文献：
公开号为CN105172298A的中国专利公开了一种磁性吸波膜及其制备方法，磁性吸波膜包括载体和固定在载体表面的吸波层，吸波层的主要材料包括树脂体系和填料；树脂体系包括耐高温树脂和固化剂；耐高温树脂选自环氧树脂、氰酸酯树脂和双马来酸酐树脂中的一种或者多种。此专利提供的磁性吸波膜在PI膜上丝印耐高温滤波油墨，解决耐高温问题，然而由于其丝印的滤波涂层没有PI膜保护，无法实现高耐磨，高防腐的要求；丝印的涂层厚度较厚，在轻薄化的电子设备中使用处于劣势，丝印耐高温滤波油墨的厚度较薄，且没有PI膜保护，耐磨性，防腐蚀性，滤波性能都有待加强。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，所述具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄提供电阻率高、密度小、高韧性、耐磨耗、耐高温、防腐蚀、滤波性能好、尺寸稳定性优的双面聚酰亚胺薄膜。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，所述薄膜包括：两聚酰亚胺基材薄膜层；分别涂覆于两聚酰亚胺基材薄膜层相对面的滤波涂层；聚酰亚胺基材薄膜层涂覆有滤波涂层一面层叠、压合连接。
进一步地，所述薄膜厚度为0.3mil、0.5mil、1mil、2mil或3mil。
进一步地，位于两聚酰亚胺基材薄膜层之间的滤波涂层厚度为0.3～3mil。
进一步地，所述每个聚酰亚胺基材薄膜层厚度为0.3～1mil。
进一步地，所述滤波涂层包括如下重量份的成分：吸收剂：80～85份，粘结剂：14～18份，助剂：0.5～1份，有机溶剂：95～105份。
进一步地，所述吸收剂为石墨烯混合纳米晶合金微粉，所述纳米晶合金微粉选自FeCuB纳米晶合金微粉、FeCuSiBCo纳米晶合金微粉、FeCuBNi纳米晶合金微粉或FeCuSiBCV纳米晶合金微粉。
进一步地，所述粘结剂为热固性树脂，选自酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂中的一种或几种混合。
进一步地，所述助剂为消泡剂、流平剂、润湿剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂中的一种或者多种混合。
进一步地，所述有机溶剂为丁酮、甲基异丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、丁醇、丙二醇甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、卤代烷烃中的一种或几种的混合。
同时，本发明还提供一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)在反应釜中使用有机溶剂溶解粘结剂做成粘度200～800mPa.s的胶体A；
2)将胶体A、吸收剂和助剂加入到真空搅拌机中搅拌60～180分钟，做成滤波涂层；
3)取两聚酰亚胺基材薄膜，在涂布设备上把滤波涂层分别均匀涂布在聚酰亚胺基材薄膜一面上，经烘箱干燥得到单层聚酰亚胺基材薄膜层；
4)将两涂覆有滤波涂层的聚酰亚胺基材薄膜层，按照聚酰亚胺基材薄膜在外侧、滤波涂层在内侧的组合进行高温层压，温度为130～160℃，压强为0.5～1.0MPa，经130～160℃高温固化后，得到所述具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜。
本发明的有益效果在于：
提供一种电阻率高、密度小、高韧性、耐磨耗、耐高温、防腐蚀、滤波性能好的双面聚酰亚胺薄膜。此类PI膜可以作为FPCB上游材料FCCL的关键原料，不仅可应用于软性电路板，还可用在航天、IC钝化膜与LCD配向膜等各种领域。
本发明使用Coating(涂布)工艺将滤波涂层直接涂布在PI膜上，涂布厚度根据要求从0.3～3mil可任意调控。后续将两片涂布有滤波涂层的PI膜通过热压工艺进行压合，得到目标产品。对比现有技术具有以下特点：
1)优异的宽频带具有吸收电磁波功能的表现
2)耐高温，过回流焊表现良好
3)在FPCB上使用具有优异的适应性和柔性
4)优异的耐腐蚀性和耐磨性
5)滑动性和弹性都非常优异。
6)制作工艺流程简单易行，可大批量卷对卷生产，效率高。
7)双层PI保护，提供优异的物理性能。内层滤波涂层的原料可根据具体应用要求调整滤波性能，优异的宽频带具有吸收电磁波功能的表现。
8)优异的耐腐蚀性和耐磨性，PI本身具有极佳的耐磨性，防腐蚀性，作为本设计的外层材料，滤波涂层在内层受到保护，在配方设计中可重点考虑增强滤波性能，增加滤波粉的含量，达到提高滤波特性的目的。
9)此结构设计，在FPCB上使用具有优异的适应性和柔性，滑动性和弹性都非常优异，充分发挥两种材料的优点，在FPCB或者电子元器件附近，此结构的材料可以起到绝缘、滤波的作用，对净化电磁环境起到关键作用。
10)耐高温，过回流焊表现良好。
附图说明
图1为本发明所提供的一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明所述的一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，所述薄膜包括：两聚酰亚胺基材薄膜层1；分别涂覆于两聚酰亚胺基材薄膜层1相对面的滤波涂层2；聚酰亚胺基材薄膜层1涂覆有滤波涂层2一面层叠、压合连接。
进一步地，所述薄膜厚度为0.3mil、0.5mil、1mil、2mil或3mil。
进一步地，位于两聚酰亚胺基材薄膜层之间的滤波涂层厚度为0.3～3mil。
进一步地，所述每个聚酰亚胺基材薄膜层厚度为0.3～1mil。
进一步地，所述滤波涂层包括如下重量份的成分：吸收剂：80～85份，粘结剂：14～18份，助剂：0.5～1份，有机溶剂：95～105份。
进一步地，所述吸收剂为石墨烯混合纳米晶合金微粉，所述纳米晶合金微粉选自FeCuB纳米晶合金微粉、FeCuSiBCo纳米晶合金微粉、FeCuBNi纳米晶合金微粉或FeCuSiBCV纳米晶合金微粉。
进一步地，所述粘结剂为热固性树脂，选自酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂中的一种或几种混合。
进一步地，所述助剂为消泡剂、流平剂、润湿剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂中的一种或者多种混合。
进一步地，所述有机溶剂为丁酮、甲基异丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、丁醇、丙二醇甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、卤代烷烃中的一种或几种的混合。
同时，本发明还提供一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)在反应釜中使用有机溶剂溶解粘结剂做成粘度200～800mPa.s的胶体A；
2)将胶体A、吸收剂和助剂加入到真空搅拌机中搅拌60～180分钟，做成滤波涂层；
3)取两聚酰亚胺基材薄膜，在涂布设备上把滤波涂层分别均匀涂布在聚酰亚胺基材薄膜一面上，经烘箱干燥得到单层聚酰亚胺基材薄膜层；
4)将两涂覆有滤波涂层的聚酰亚胺基材薄膜层，按照聚酰亚胺基材薄膜在外侧、滤波涂层在内侧的组合进行高温层压，温度为130～160℃，压强为0.5～1.0MPa，经130～160℃高温固化后，得到所述具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜。
其中，所述聚酰亚胺基材薄膜层为0.3～1mil的PI膜，优选0.3、0.5mil厚度的PI膜。
吸收剂为石墨烯混合纳米晶合金微粉，是新型的高效吸收剂，属于电介质型和磁损耗型复合吸收剂，依靠介电损耗、磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等极化机制衰减吸收电磁波。在理论上，优异的电磁波吸收剂合金微粉应具有较高的磁损耗和显著的二维结构，这样才可以尽可能吸收外界的电磁波。不同成分的合金在不同的应用频段分别具有最佳的电磁波吸收性能。
粘结剂为热固性树脂：酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂中的一种或几种混合，优选丙烯酸树脂；
助剂主要为：消泡剂、流平剂、润湿剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂中一种或者多种；
有机溶剂为丁酮、甲基异丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、丁醇、丙二醇甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、卤代烷烃中的一种或几种的混合，优选丁酮
工艺步骤：
第一步：在反应釜中使用有机溶剂溶解粘结剂树脂做成粘度200～800mPa.s胶体A；
第二步：将胶体A和吸收剂和助剂同时加入到真空搅拌机中搅拌60～180分钟，做成浆料B；
第三步：在涂布设备上把浆料B均匀涂布在基材PI膜上，经烘箱干燥得到单层具有吸收电磁波功能的PI膜C；
第四步：将两层膜C按照PI膜在外侧，滤波涂层在内侧的组合进行高温层压，(温度优选150℃，压强优选0.5MPa)热固性树脂经高温后固化，得到本发明所述具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜。
实施例1
选用0.3mil厚度的PI膜作为聚酰亚胺基材薄膜层1，配制滤波涂层2浆料涂布在聚酰亚胺基材薄膜层1上，滤波涂层2组成及各组分的重量份数如下：
按照上述步骤制得总厚度为1mil的样品1，滤波涂层2厚度为0.4mil
对比例1(对比实施例1作增厚处理，总厚度为样品1的2倍)
选用0.5mil厚度的PI膜作为聚酰亚胺基材薄膜层1，配制滤波涂层2涂布在PI基材上，滤波涂层2组成及各组分的重量份数如下：
按照上述步骤制得总厚度为2mil的样品2，滤波涂层厚度为1mil
实施例2
选用0.3mil厚度的PI膜作为聚酰亚胺基材薄膜层1，配制滤波涂层2涂布在PI基材上，滤波涂层2组成及各组分的重量份数如下：
按照上述步骤制得总厚度为1mil的样品3，滤波涂层厚度为0.4mil
对比例2：(对比实施例2增加了滤波剂的含量)
选用0.3mil厚度的PI膜作为聚酰亚胺基材薄膜层1，配制滤波涂层2涂布在PI基材上，滤波涂层2组成及各组分的重量份数如下：
按照上述步骤制得总厚度为1mil的样品4，其中滤波涂层厚度为0.4mil。
以上4个样品加样品5(厚度1mil的纯PI膜)同比测试其透过损耗如下表所示(测试标准GB/T 26118.3-2010)：
测试项目 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5
100MHz -2.064dB -4.009dB -4.665dB -4.826dB -0.194dB
200MHz -2.125dB -4.154dB -4.876dB -5.167dB -0.194dB
300MHz -2.153dB -4.256dB -4.912dB -5.214dB -0.195dB
400MHz -2.205dB -4.321dB -4.726dB -4.875dB -0.195dB
500MHz -2.674dB -4.595dB -4.521dB -4.613dB -0.195dB
600MHz -2.796dB -4.766dB -4.125dB -4.217dB -0.195dB
700MHz -2.891dB -4.908dB -3.657dB -3.659dB -0.195dB
800MHz -3.014dB -5.213dB -3.169dB -3.216dB -0.195dB
900MHz -3.218dB -5.479dB -2.674dB -2.840dB -0.195dB
1000MHz -3.517dB -5.764dB -2.105dB -2.175dB -0.196dB
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述薄膜包括：
两聚酰亚胺基材薄膜层；
分别涂覆于两聚酰亚胺基材薄膜层相对面的滤波涂层；
聚酰亚胺基材薄膜层涂覆有滤波涂层一面层叠、压合连接。
2.根据权利要求1所述的具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述薄膜厚度为0.3mil、0.5 mil、1 mil、2 mil或3mil。
3.根据权利要求1所述的具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，其特征在于，位于两聚酰亚胺基材薄膜层之间的滤波涂层厚度为0.3~3mil。
4.根据权利要求1所述的具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述每个聚酰亚胺基材薄膜层厚度为0.3~1mil。
5.根据权利要求1所述的具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述滤波涂层包括如下重量份的成分：吸收剂：80~85份，粘结剂：14~18份，助剂：0.5～1份，有机溶剂：95～105份。
6.根据权利要求5所述的具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述吸收剂为石墨烯混合纳米晶合金微粉，所述纳米晶合金微粉选自FeCuB纳米晶合金微粉、FeCuSiBCo纳米晶合金微粉、FeCuBNi纳米晶合金微粉或FeCuSiBCV纳米晶合金微粉。
7.根据权利要求5所述的具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述粘结剂为热固性树脂，选自酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂中的一种或几种混合。
8.根据权利要求5所述的具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述助剂为消泡剂、流平剂、润湿剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂中的一种或者多种混合。
9.根据权利要求5所述的具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述有机溶剂为丁酮、甲基异丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、丁醇、丙二醇甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、卤代烷烃中的一种或几种的混合。
10.一种如权利要求1~9中任一项所述的具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)在反应釜中使用有机溶剂溶解粘结剂做成粘度200～800mPa.s的胶体A；
2)将胶体A、吸收剂和助剂加入到真空搅拌机中搅拌60～180分钟，做成滤波涂料；
3)取聚酰亚胺基材薄膜，在涂布设备上把滤波涂层分别均匀涂布在聚酰亚胺基材薄膜一面上，经烘箱干燥得到单层聚酰亚胺基材薄膜层；
4)将两涂覆有滤波涂层的聚酰亚胺基材薄膜层，按照聚酰亚胺基材薄膜在外侧、滤波涂层在内侧的组合进行高温层压，温度为130～160℃，压强为0.5～1.0MPa，经130～160℃高温固化后，得到所述具有吸收电磁波功能的双面聚酰亚胺薄膜。
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