CN110157316A - 一种隔热吸波材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔热吸波材及其制备方法，属于电磁波吸收材料的技术领域，包括隔热材料、吸波剂、粘结剂，所述隔热材料的质量份数为1‑40份，所述吸波剂的质量份数为50‑80份，所述粘结剂的质量份数为20‑40份；制备方法包括以下步骤：步骤S1、将气凝胶、吸波剂与胶水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为150‑200℃，涂布的速度为0.1‑8m/min。本发明制得的隔热吸波材兼具了隔热和吸波功能，对电子电气器件保证良好散热的同时，确保了散热过程对其他相邻器件不会造成影响。

Description

一种隔热吸波材及其制备方法

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料的技术领域，尤其是涉及一种隔热吸波材及制备方法。

背景技术

随着时代的发展，科技的进步，电子、信息设备的普及，电磁辐射引起的电磁干扰和 电磁兼容问题越来越严重，主要体现在干扰电子仪器设备的正常运行、泄露重要的信息和危 害人类的身体健康等方面，因此研究电磁波吸收材料或电磁波屏蔽材料是非常有必要的，并 且，电磁波吸收材料或电磁波屏蔽材料是军事隐身技术领域中重要的研究课题。

吸波材料的工作机制是材料对电磁波实现有效吸收，以吸波剂为主体，将电磁波以绝 缘损耗、磁损耗和阻抗损耗等方式转换成热能来达到降低电磁辐射的作用。吸波材料按元素 不同可以分为碳系吸波材料、铁系吸波材料、陶瓷系吸波材料和其他类型的吸波材料，其中 铁系吸波材料中的金属铁微粉吸波剂是研究较多也较成熟的一类吸波材料。金属铁微粉吸波 剂主要是通过磁滞损耗和涡流损耗等方式来吸收衰减电磁波，包括金属铁粉、铁合金粉和羰 基铁粉等材料，具有较高的微波磁导率和温度稳定性好等优点。

随着电子设备中器件的集成化，高频化以及微型化的趋势，电子器件的发热现象越来 越严重，长期如此，会造成设备功能性故障并减短电子电器设备的使用寿命，因此导热材料 成为必备的材料，常规使用的材料包括金属箔(铜箔、铝箔等)、导热硅胶、石墨导热膜等， 其中，石墨导热膜通过热解聚酰亚胺高分子膜，可以得到导热率达到1800W/m·K的高导热 膜，这种石墨膜可以快速的将器件上点热源上的热量扩散到整个石墨膜面上，通过增加散热 面积达到降温的目的。

虽然导热膜可以将热量从发热器件带走，但散热膜本身仍会具有较高温度，因此会造 成两个不良现象，一是会影响到周边的器件的正常运行，二是会造成电子设备发热(如手机 背盖发热烫手)，体验不良。

发明内容

本发明的目的是提供一种隔热吸波材，能够减小散热过程中对其他相邻器件产生影 响。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：一种隔热吸波材，包括隔热材料、吸波剂、粘结剂，所述隔热材料的质量份数为1-40份，所述吸波剂的质量份数为50-80份，所述粘结剂的质量份数为20-40份。

本发明进一步设置为：所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。

本发明进一步设置为：所述吸波剂为金属粉末，包括但不仅限于镍锌铁合金，镍铜铁 合金，锌铬铁合金，锰锌铁合金，铌锌铁合金，铁硅铝合金，镍铬铁合金、铌锌铁合金、铁镍合金、铁铝合金，铁钴合金，铁铬合金，铁硅镍合金、铁硅铝镍合金、镁锰铁合金、钴镍 合金、锂锰合金或锂镉铁合金。

本发明进一步设置为：所述吸波剂为碳材料，包括但不仅限于石墨、石墨烯、碳纤维、 碳纳米管或碳粉

通过采用上述技术方案，二氧化硅气凝胶不仅具有极小的密度还具有较高的孔隙率，极小的 密度使得硅气凝胶具有超轻的质量，较高的孔隙率使得硅气凝胶的比表面积较大，从而可以 吸附较多的其他微粒，并且二氧化硅气凝胶具有的多孔特征还可以抑制气体热传导和对流热 传导，因此二氧化硅气凝胶可用作隔热材料。吸吸波材料中的吸波剂由于本身在电磁场中的 特殊性能，可以有效的吸收高频的电磁波，特别是通过调节吸波剂的粒径、含量来调节电磁 参数，使其达到较为理想的吸波效果。

本发明进一步设置为：所述粘结剂包括粘结剂主体、固化剂和助剂，所述粘结剂主体 为高分子材料，包括但不仅限于酚醛树脂，脲醛树脂，环氧树脂，丙烯酸树脂，聚乙烯醇缩 丁醛树脂，醋酸乙烯及其共聚物，有机硅胶类树脂，聚氨酯树脂，橡胶类树脂或它们的聚合 物。

本发明进一步设置为：所述助剂包括溶剂、消泡剂、防腐剂和促粘剂，所述溶剂为水、 丁酮、环己烷、环己酮、乙酸乙酯、二甲苯中的至少一种。

本发明进一步设置为：所述粘结剂主体的质量份数为32-46份，所述助剂的质量份数 为48-54份，所述固化剂的质量份数为2.5-3.5份。

通过采用上述技术方案，在粘结剂和吸波剂粉体混合过程中，加入溶剂、消泡剂、防 沉剂、固化剂、防腐剂、促进剂等助剂，加入溶剂是为了稀释粘结剂主体，降低粘度，便于使用。消泡剂可以消除混合后浆料中的气泡，从而让粘结剂可以达到快速固化的效果，加入促粘剂可以增强粘结剂的粘性和附着力。

本发明的另一目的是提供一种隔热吸波材的制备方法，方便制得能够减小散热过程中 对其他相邻器件产生影响。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种隔热吸波材的制备方法，包括以 下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为150-200℃，涂布的速 度为0.1-8m/min。

通过采用上述技术方案，能够方便制得具备隔热功能的吸波薄膜，制备过程中快速方 便。

综上所述，本发明的有益技术效果为：本发明是将二氧化硅气凝胶、金属粉末、粘结 剂混合并搅拌均匀制得隔热吸波浆料，再将隔热吸波浆料涂布成膜，该方法制得的隔热吸波 材质量较轻，制备方法简单。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为10份的气凝 胶，气凝胶选用二氧化硅气凝胶，质量份数为50份的镍铁锌合金粉末吸波剂，质量份数为 40份的粘结剂。其中，粘结剂中各组分的质量比为粘结剂剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂： 促粘剂：消泡剂＝45:3.5:48:2.1:0.9:0.5，粘结剂主体为聚氨酯树脂，固化剂为二苯基甲烷二异 氰酸酯，溶剂为乙酸乙酯，防腐剂为卡松，促粘剂为羧甲基纤维素，消泡剂为聚醚硅油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为150℃，涂布的速度为 0.2m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

实施例2

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为15份的二氧 化硅气凝胶，质量份数为60份的镍铁锌合金粉末吸波剂，质量份数为35份的粘结剂。其中， 粘结剂中各组分的质量比为粘结剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂：促粘剂：消泡剂＝45:3.5:48:2.1: 0.9:0.5，粘结剂主体为聚氨酯树脂，固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯，溶剂为丁酮，防腐剂 为卡松，促粘剂为羧甲基纤维素，消泡剂为聚醚硅油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为170℃，涂布的速度为 0.2m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

实施例3

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为18份的二氧 化硅气凝胶，质量份数为55份的镍铜铁合金粉末吸波剂，质量份数为27份的粘结剂。其中， 粘结剂中各组分的质量比为粘结剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂：促粘剂：消泡剂＝45:3.5:48:2.1: 0.9:0.5，粘结剂剂主体为环氧树脂，固化剂为乙烯基三乙氧基硅烷，溶剂为乙酸乙酯，防腐 剂为卡松，促粘剂为羧甲基纤维素，消泡剂为聚醚硅油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为180℃，涂布的速度为 3m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

实施例4

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为20份的二氧 化硅气凝胶，质量份数为60份的镍铁锌合金粉末吸波剂，质量份数为20份的粘结剂。其中， 粘结剂中各组分的质量比为粘结剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂：促粘剂：消泡剂 ＝42:2.5:51:2.5:1.2:0.8，粘结剂主体为环氧树脂，固化剂为乙烯基三乙氧基硅烷，溶剂为环己 酮和乙酸乙酯，按质量比环己酮：乙酸乙酯＝30：21，防腐剂为卡松，促粘剂为羧甲基纤维素， 消泡剂为聚醚硅油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为190℃，涂布的速度为 4m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

实施例5

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为25份的二氧 化硅气凝胶，质量份数为55份的镍铁锌合金粉末吸波剂，质量份数为20份的粘结剂。其中， 粘结剂中各组分的质量比为粘结剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂：促粘剂：消泡剂 ＝46:3:49:1:0.5:0.5，粘结剂主体为环氧树脂，固化剂为乙烯基三乙氧基硅烷，溶剂为水和环己 烷，按质量比水：环己烷＝20:29，防腐剂为卡松，促粘剂为羧甲基纤维素，消泡剂为聚醚硅 油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为195℃，涂布的速度为 4.5m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

实施例6

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为30份的二氧 化硅气凝胶，质量份数为50份的铁镍合金粉末吸波剂，质量份数为20份的粘结剂。其中， 粘结剂中各组分的质量比为粘结剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂：促粘剂：消泡剂 ＝42:2.5:51:2.5:1.2:0.8，粘结剂主体为环氧树脂和聚氨酯树脂，按质量比环氧树脂：聚氨酯树脂＝20：22，固化剂为乙烯基三乙氧基硅烷和二苯基甲烷二异氰酸酯，按质量比乙烯基三乙氧 基硅烷：二苯基甲烷二异氰酸酯＝1:1.5，溶剂为乙酸乙酯，防腐剂为卡松，促粘剂为羧甲基纤 维素，消泡剂为聚醚硅油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为155℃，涂布的速度为 0.8m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

实施例7

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为1份的二氧 化硅气凝胶，质量份数为79份的镍铁锌合金粉末吸波剂，质量份数为20份的环氧树脂和脲 醛树脂混合的粘结剂，按质量比环氧树脂：脲醛树脂＝1：1混合。其中，粘结剂中各组分的 质量比为粘结剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂：促粘剂：消泡剂＝42:2.5:51:2.5:1.2:0.8，粘结 剂主体为环氧树脂，固化剂为乙烯基三乙氧基硅烷，溶剂为乙酸乙酯，防腐剂为卡松，促粘 剂为羧甲基纤维素，消泡剂为聚醚硅油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为200℃，涂布的速度为8m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

实施例8

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为23份的二氧 化硅气凝胶，质量份数为50份的镍铁锌合金粉末吸波剂，质量份数为27份的粘结剂。其中， 粘结剂中各组分的质量比为粘结剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂：促粘剂：消泡剂 ＝46:3:49:1:0.5:0.5，粘结剂主体为环氧树脂，固化剂为乙烯基三乙氧基硅烷，溶剂为乙酸乙酯 和环己烷，按质量比水：乙酸乙酯：环己烷＝24：25，防腐剂为卡松，促粘剂为羧甲基纤维素， 消泡剂为聚醚硅油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为182℃，涂布的速度为 0.2m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

实施例9

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为27份的二氧 化硅硅气凝胶，质量份数为43份的镍铁锌合金粉末吸波剂，质量份数为30份的粘结剂。其 中，粘结剂中各组分的质量比为粘结剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂：促粘剂：消泡剂＝45:3:48:2.6:0.9:0.5，粘结剂主体为环氧树脂，固化剂为乙烯基三乙氧硅烷，溶剂为环己酮， 防腐剂为卡松，促粘剂为羧甲基纤维素，消泡剂为聚醚硅油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为192℃，涂布的速度为 5.5m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

实施例10

一种隔热吸波材，包括隔热材料气凝胶、吸波剂、粘结剂，具体包括质量份数为10份的二氧 化硅硅气凝胶，质量份数为70份的镍铁锌合金粉末和铁铝合金粉末混合吸波剂，按质量比镍 铁锌合金粉末：铁铝合金粉末＝1：1混合，质量份数为20份的粘结剂。其中，粘结剂中各组 分的质量比为粘结剂主体：固化剂：溶剂：防腐剂：促粘剂：消泡剂＝46:3:49:1:0.5:0.5，粘结 剂主体为聚氨酯树脂，固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯，溶剂为丁酮和乙酸乙酯，按质量比 丁酮：乙酸乙酯＝16:33，防腐剂为卡松，促粘剂为羧甲基纤维素，消泡剂为聚醚硅油。

一种隔热吸波材的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为173℃，涂布的速度为 6.5m/min。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率

相对比率结果见表1。

表1

项目	热导率/(W·m-1·K-1)	磁导率相对比率/(％)	是否掉粉
				实施例1	0.029	108	否
实施例2	0.035	126	否
				实施例3	0.047	102	否
实施例4	0.028	131	否
				实施例5	0.034	106	否
实施例6	0.026	116	否
				实施例7	0.048	142	否
实施例8	0.037	107	否
				实施例9	0.045	100	否
实施例10	0.036	134	否
				对比例1	0.054	118	掉

对比例1

一种隔热吸波材及其制备方法，与实施例10的不同之处在于：粘结剂为醋酸乙 烯树脂与马来树脂合成的单组分胶水。

测定制得的隔热吸波材的热导率和磁导率，并计算磁导率相对比率，热导率和磁导率 相对比率结果见表1。

表1中的热导率是常温下由热流量计测定，热流量计是根据ASTM C518和ISO 8301标准制造的；磁导率是采用Agilent4396B型网络分析仪测定，并以实施例9的磁导率数值为基准，计算所有实施例和对比例的磁导率与实施例9磁导率的相对百分比；由表1中各实施例和对比例的热导率和磁导率计算结果说明，本技术方案都明显优于对比例的方案。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种隔热吸波材，其特征在于：包括隔热材料、吸波剂、粘结剂，所述隔热材料的质量份数为1-40份，所述吸波剂的质量份数为50-80份，所述粘结剂的质量份数为20-40份。

2.根据权利要求1所述的一种隔热吸波材，其特征在于：所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。

3.根据权利要求1所述的一种隔热吸波材，其特征在于：所述

吸波剂为金属粉末，包括但不仅限于镍锌铁合金，镍铜铁合金，锌铬铁合金，锰锌铁合金，铌锌铁合金，铁硅铝合金，镍铬铁合金、铌锌铁合金、铁镍合金、铁铝合金，铁钴合金，铁铬合金，铁硅镍合金、铁硅铝镍合金、镁锰铁合金、钴镍合金、锂锰合金或锂镉铁合金。

4.根据权利要求1所述的一种隔热吸波材，其特征在于：所述吸波剂为碳材料，包括但不仅限于石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米管或碳粉。

5.根据权利要求1所述的一种隔热吸波材，其特征在于：所述粘结剂包括粘结剂主体、固化剂和助剂，所述粘结剂主体为高分子材料，包括但不仅限于酚醛树脂，脲醛树脂，环氧树脂，丙烯酸树脂，聚乙烯醇缩丁醛树脂，醋酸乙烯及其共聚物，有机硅胶类树脂，聚氨酯树脂，橡胶类树脂或它们的聚合物。

6.根据权利要求5所述的一种隔热吸波材，其特征在于：所述

助剂包括溶剂、消泡剂、防腐剂和促粘剂，所述溶剂为水、丁酮、环己烷、环己酮、乙酸乙酯、二甲苯中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的一种隔热吸波材，其特征在于：所述粘结剂主体的质量份数为32-46份，所述助剂的质量份数为48-54份，所述固化剂的质量份数为2.5-3.5份。

8.一种权利要求1-7任一项所述的隔热吸波材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、将隔热材料、吸波剂与粘结剂加入搅拌机内，搅拌均匀，得到隔热吸波浆料；

步骤S2、将步骤S1制得的隔热吸波浆料进行涂布制膜，涂布的温度为150-200℃，涂布的速度为0.1-8m/min。