CN115637607A - 一种耐高温防火电磁屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温防火电磁屏蔽材料及其制备方法，采用成分为Al2O3和SiO2的柔性陶瓷类纸基底，通过高能超声技术将1g/L‑2g/L的导电浆料渗入柔性陶瓷类纸基底，制备成电磁屏蔽材料。在降低工艺难度和成本的前提下，得到了一系列具有耐高温、防火的柔性电磁屏蔽材料。该电磁屏蔽材料室温下的电磁屏蔽能效达到了80dB，在1000℃高温下保持稳定的结构及70dB的电磁屏蔽能效，并能够在火焰炙烤60分钟后保持高达69.8dB的电磁屏蔽能效，材料整体结构保持完整。
Description
技术领域
本发明属于电子材料领域，涉及一种耐高温防火电磁屏蔽材料及其制备方法。
背景技术
随着电子通信技术的快速发展，人们在利用电磁波的同时，也进一步认识了电磁波对人体、环境的危害作用。不同设备之间的电磁波干扰会影响设备的正常运行，因此电磁辐射污染早已成为国家乃至国际上都重视的问题。虽然我国在电磁污染预防和控制方面的研究与应用起步较晚，但发展迅速。除此以外，开发高性能电磁屏蔽材料对国防军工、航空航天等领域有着重大意义。
传统的电磁屏蔽材料主要包括金属型电磁屏蔽材料、涂覆型电磁屏蔽材料、复合型电磁屏蔽材料等。而传统的电磁屏蔽材料往往很难同时兼具耐高温特性以及高电磁屏蔽特性，这就迫使开发一种能够在高温环境或火焰环境下能够有效对电磁辐射进行屏蔽，具有高温稳定性、耐火性的新型电磁屏蔽材料。此外，为了拓展电磁屏蔽材料的应用范围，往往需要其具有高柔性的特点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种耐高温防火电磁屏蔽材料及其制备方法，在降低工艺难度和成本的前提下，得到了具有耐高温、防火的柔性电磁屏蔽材料。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下过程：
采用成分为Al2O3和SiO2的柔性陶瓷类纸基底，通过高能超声技术制备浓度为1g/L-2g/L的导电浆料，并使其中的导电填料渗入柔性陶瓷类纸基底中，，制备成电磁屏蔽材料。
优选的，柔性陶瓷类纸基底的成分包括质量分数为37％的Al2O3以及质量分数为63％的SiO2。
优选的，导电填料采用碳纳米管。
优选的，采用高能超声技术将浓度为1g/L-2g/L的导电浆料中的导电填料渗入柔性陶瓷类纸基底的过程为：
采用高能超声技术，按照浓度，将一定质量的导电填料置入乙醇溶液中制备得到导电浆料，再将柔性陶瓷类纸基体放于置有导电填料乙醇溶液中，对该溶液进行搅拌，然后将该溶液进行高能超声操作，将超声结束后的柔性陶瓷类纸基体进行干燥，干燥后得到电磁屏蔽材料。进一步，将导电填料置入乙醇溶液中后，进行超声分散，超声能量为30％-35％，超声时间为15分钟-30分钟，预警温度设置为50℃。
进一步，搅拌过程采用磁力搅拌，转速800r/min-1200r/min，搅拌时间为2小时-4小时。
进一步于，高能超声操作的时间为3小时-12小时，超声能量为37％-39％，预警温度设置为55℃。
进一步，干燥时的温度为90℃-100℃，干燥时间为4小时-6小时。
一种耐高温防火电磁屏蔽材料，采用上述任意一项所述方法制成。
一种基于上述耐高温防火电磁屏蔽材料在电磁屏蔽领域的应用，采用该材料将需要电磁屏蔽的区域或部件包裹。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用柔性陶瓷类纸作为基底，通过高能超声的方式将高电导率的导电填料渗入基底中，得到耐高温防火电磁屏蔽材料，由于柔性陶瓷纸的主要成分维SiO2和Al2O3陶瓷纤维，均是典型的耐火材料，因此柔性陶瓷纸基体起到了耐高温、防火的作用。而由于该材料采用了高电导率的导电填料碳纳米管，而高电导率的材料具有良好的电磁屏蔽效能，因此碳纳米管提供了电磁屏蔽的功能。综合上述原因，本发明所制备的材料因此具有十分优良的耐高温防火性能以及电磁屏蔽性能。该电磁屏蔽材料的室温下电磁屏蔽能效达到了80dB，并能在1000℃高温下保持稳定的结构及能效高达70dB的电磁屏蔽性能，并能够在火焰炙烤60分钟后保持高达69.8dB的电磁屏蔽能效，材料整体结构保持完整。该材料具有耐高温、防火的特点。该材料制备工艺简单，适合工业化大规模生产柔性电磁屏蔽材料，具有一定的市场应用前景和产业化价值。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明所述的一种耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，采用成分为Al2O3和SiO2的柔性陶瓷类纸基底，通过高能超声技术制备浓度为1g/L-2g/L的导电浆料，并使其中的导电填料渗入柔性陶瓷类纸基底中，制备成得到电磁屏蔽材料。
柔性陶瓷类纸基底的成分为质量分数37％的Al2O3以及质量分数63％的SiO2。
导电填料包括碳纳米管(CNTs)。
具体制备包括以下过程：
步骤一：按照浓度比1g/L-2g/L称取一定量的导电填料置入一定体积的乙醇溶液中，利用超声波仪进行超声分散，超声能量为30％-35％，超声时间为15分钟-30分钟，预警温度设置为50℃；
步骤二：裁剪柔性陶瓷类纸基体，裁剪尺寸为长×宽×高：100×100×2mm。将裁剪后的柔性陶瓷类纸基体放于前述的导电填料乙醇溶液中。
步骤三：将前述的放置柔性陶瓷类纸基体的导电填料乙醇溶液进行磁力搅拌，转速800r/min-1200r/min，搅拌时间为2小时-4小时；
步骤四：将上述的溶液转移至高能超声波仪器中，继续进行3小时-12小时的高能超声操作，超声能量为37％-39％，预警温度设置为55℃。；
步骤五：将超声结束后的陶瓷类纸基体放入烘箱中进行干燥，烘箱温度设置为90-100℃，干燥时间为4小时-6小时。取出干燥后的样品，该样品即是耐高温防火柔性陶瓷电磁屏蔽材料。
本发明采用超声波分散手段，将高电导率的碳纳米管导电填料分散进柔性陶瓷类纸基底中，制备出具有高电磁屏蔽效能且耐高温防火的柔性陶瓷基体电磁屏蔽材料。
制备得到耐高温防火柔性陶瓷基体电磁屏蔽材料的电磁屏蔽能效达到了80dB，并能在1000℃高温下保持稳定的结构及电磁屏蔽性能。该材料还具有防火的特点。该材料制备工艺简单，适合工业化大规模生产柔性电磁屏蔽材料，具有一定的市场应用前景和产业化价值。
采用耐高温防火电磁屏蔽材料在电磁屏蔽领域的应用时，采用该材料将需要电磁屏蔽的区域或部件包裹。
实施例一：
步骤一：将0.5g的导电填料置入500mL乙醇溶液中，利用超声波仪进行超声分散，超声能量为30％，超声时间为15分钟，预警温度设置为50℃；
步骤二：裁剪柔性陶瓷类纸基体，裁剪尺寸为长×宽×高：100×100×2mm。将裁剪后的柔性陶瓷类纸基体放于前述的导电填料乙醇溶液中。
步骤三：将前述的放置柔性陶瓷类纸基体的导电填料乙醇溶液进行磁力搅拌，转速800r/min，搅拌时间为2小时；
步骤四：将上述的溶液转移至高能超声波仪器中，继续进行3小时的高能超声操作，超声能量为37％，预警温度设置为55℃；
步骤五：将超声结束后的陶瓷类纸基体放入烘箱中进行干燥，烘箱温度设置为90℃，干燥时间为4小时。取出干燥后的样品，该样品即是耐高温防火柔性陶瓷电磁屏蔽材料。
制备得到耐高温防火柔性陶瓷基体电磁屏蔽材料的碳纳米管含量为1.5wt％，其电磁屏蔽能效为34dB，在1500℃高温下保持1小时后取出，测得电磁屏蔽效能为33dB，结构稳定。
实施例二：
步骤一：将0.6g的导电填料置入500mL乙醇溶液中，利用超声波仪进行超声分散，超声能量为32％,超声时间为21分钟，预警温度设置为50℃；
步骤二：裁剪柔性陶瓷类纸基体，裁剪尺寸为长×宽×高：100×100×2mm。将裁剪后的柔性陶瓷类纸基体放于前述的导电填料乙醇溶液中。
步骤三：将前述的放置柔性陶瓷类纸基体的导电填料乙醇溶液进行磁力搅拌，转速1000r/min，搅拌时间为3.5小时；
步骤四：将上述的溶液转移至高能超声波仪器中，继续进行6.5小时的高能超声操作，超声能量为38％，预警温度设置为55℃；
步骤五：将超声结束后的陶瓷类纸基体放入烘箱中进行干燥，烘箱温度设置为95℃，干燥时间为5小时。取出干燥后的样品，该样品即是耐高温防火柔性陶瓷电磁屏蔽材料。
制备得到耐高温防火柔性陶瓷基体电磁屏蔽材料的碳纳米管含量为7.5wt％，其电磁屏蔽能效为67dB，在1000℃高温下保持1小时后取出，测得电磁屏蔽效能为64dB，结构稳定。
实施例三：
步骤一：将1g的导电填料置入500mL乙醇溶液中，利用超声波仪进行超声分散，超声能量为35％,超声时间为30分钟，预警温度设置为50℃；
步骤二：裁剪柔性陶瓷类纸基体，裁剪尺寸为长×宽×高：100×100×2mm。将裁剪后的柔性陶瓷类纸基体放于前述的导电填料乙醇溶液中。
步骤三：将前述的放置柔性陶瓷类纸基体的导电填料乙醇溶液进行磁力搅拌，转速1200r/min，搅拌时间为4小时；
步骤四：将上述的溶液转移至高能超声波仪器中，继续进行12小时的高能超声操作，超声能量为39％，预警温度设置为55℃；
步骤五：将超声结束后的陶瓷类纸基体放入烘箱中进行干燥，烘箱温度设置为100℃，干燥时间为6小时。取出干燥后的样品，该样品即是耐高温防火柔性陶瓷电磁屏蔽器件。
制备得到耐高温防火柔性陶瓷基体电磁屏蔽材料的碳纳米管含量为12wt％，其电磁屏蔽能效为80dB，在1000℃高温下保持1小时后取出，测得电磁屏蔽效能为79.6dB，结构稳定。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
应该理解，以上描述是为了进行说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主题内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (10)
1.一种耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下过程：
采用成分为Al2O3和SiO2的柔性陶瓷类纸基底，通过高能超声技术制备浓度为1g/L-2g/L的导电浆料，并使其中的导电填料渗入柔性陶瓷类纸基底中，制备成电磁屏蔽材料。
2.根据权利要求1所述的耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，柔性陶瓷类纸基底的成分包括质量分数为37％的Al2O3以及质量分数为63％的SiO2。
3.根据权利要求1所述的耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，导电填料采用碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，采用高能超声技术制备1g/L-2g/L的导电浆料，溶剂为乙醇，并使其中的导电填料渗入柔性陶瓷类纸基底中的过程为：
采用高能超声技术，按照浓度，将一定质量的导电填料置入乙醇溶液中制备得到导电浆料，再将柔性陶瓷类纸基体放于置有导电填料乙醇溶液中，对该溶液进行搅拌，然后将该溶液进行高能超声操作，将超声结束后的柔性陶瓷类纸基体进行干燥，干燥后得到电磁屏蔽材料。
5.根据权利要求4所述的耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，按照浓度，将导电填料置入乙醇溶液中后，进行超声分散，超声能量为30％-35％，超声时间为15分钟-30分钟，预警温度设置为50℃。
6.根据权利要求4所述的耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，搅拌过程采用磁力搅拌，转速800r/min-1200r/min，搅拌时间为2小时-4小时。
7.根据权利要求4所述的耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，高能超声操作的时间为3小时-12小时，超声能量为37％-39％，预警温度设置为55℃。
8.根据权利要求4所述的耐高温防火电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，干燥时的温度为90℃-100℃，干燥时间为4小时-6小时。
9.一种耐高温防火电磁屏蔽材料，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述方法制成。
10.一种基于权利要求9所述耐高温防火电磁屏蔽材料在电磁屏蔽领域的应用，其特征在于，采用该材料将需要电磁屏蔽的区域或部件包裹。
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