RU2243980C1 - Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения - Google Patents

Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения Download PDF

Info

Publication number
RU2243980C1
RU2243980C1 RU2003118968/04A RU2003118968A RU2243980C1 RU 2243980 C1 RU2243980 C1 RU 2243980C1 RU 2003118968/04 A RU2003118968/04 A RU 2003118968/04A RU 2003118968 A RU2003118968 A RU 2003118968A RU 2243980 C1 RU2243980 C1 RU 2243980C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
graphite
mixture
composite material
shielding
polymeric binder
Prior art date
Application number
RU2003118968/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003118968A (ru
Inventor
В.Н. Горшенев (RU)
В.Н. Горшенев
С.Б. Бибиков (RU)
С.Б. Бибиков
Э.И. Куликовский (RU)
Э.И. Куликовский
Ю.Н. Новиков (RU)
Ю.Н. Новиков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "РАДИОСТРИМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "РАДИОСТРИМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "РАДИОСТРИМ"
Priority to RU2003118968/04A priority Critical patent/RU2243980C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2243980C1 publication Critical patent/RU2243980C1/ru
Publication of RU2003118968A publication Critical patent/RU2003118968A/ru

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

Изобретение относится к получению композиционного материала для защиты от электромагнитного излучения экранированием и может быть использовано в электронике, радиотехнике, а также в ряде изделий специального назначения. Кроме того, материал может быть использован для безэховых камер и в различных узлах технических приборов, радиотехнических устройств. Способ включает смешение электропроводящего наполнителя, содержащего модифицированный графит, и полимерного связующего при массовом соотношении, равном 50-80:20-50 мас.% соответственно. После совмещения смеси дополнительно осуществляют терморасширение смеси в режиме термоудара при температуре 250-310°С с последующим ее формованием. Причем полимерное связующее выбирают из группы, включающей полиолефин, полистирол, фторопласт, ПВХ-пластизоль, а в качестве модифицированного графита используют продукт модифицирования графита концентрированными серной и азотной кислотами. Полученный композиционный материал характеризуется в диапазоне длин волн от от 2 до 5 см при толщине материала не более 0,1 мм уменьшением коэффициента прохождения от -40 до -85 дБ. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к получению композиционных материалов для защиты от электромагнитного излучения экранированием и может быть использовано в электронике, радиотехнике, а также в ряде изделий специального назначения. Кроме того, материал может быть использован для безэховых камер и в различных узлах технических приборов, радиотехнических устройств.
При выборе экранирующих материалов, как правило, считают, что на низких частотах (до 1 МГц) доминирующим фактором является магнитная проницаемость, а на высоких (выше 1 МГц) - проводимость материала. Длительное время в практике электромагнитного экранирования применялись традиционные материалы - металлические листы, поскольку, во-первых, высокая проводимость обеспечивает диссипацию энергии электромагнитной волны в толще металла, и во-вторых, значительная разница импедансов металла и воздуха приводит к большому коэффициенту отражения излучения от поверхности металлического экрана.
С применением проводящих добавок в виде хлопьев, волокон, полосок и порошка исключается и необходимость вторичных операций экранирования, требующих больших трудовых затрат, и обеспечивается непрерывное экранирование излучения. При правильном выборе проводящих добавок и использовании подходящего метода смешения компонентов можно добиться высокой степени экранирования при сохранении и даже улучшении физико-механических свойств изделия. Использование добавок в виде волокон и чешуек обеспечивает лучший контакт между частицами при небольшом наполнении, что приводит к увеличению проводимости при более низкой стоимости и при меньшей плотности детали.
Электропроводящие композиционные материалы, создаваемые для экранирования электромагнитного излучения, могут содержать наполнители различных форм: мелкодисперсные порошки, проводящие волокна, сеточные, тканые или фольгированные материалы. Выбор тех или иных электропроводящих наполнителей зависит от решаемой задачи.
При разработке рецептур композиций для совмещения электропроводящих наполнителей с полимерными связующими для создания материала решаются следующие задачи.
1. Обеспечение хорошей формуемости композиции
2. Снижение истирания оборудования
3. Снижение весовых характеристик материалов
4. Увеличение пластичности материалов
5. Обеспечение стабильности экранирующих характеристик материалов
6. Защита металлических наполнителей от коррозии
7. Разработка приемов получения волокнистых материалов заданных длины и диаметра.
По типу физических механизмов, обеспечивающих защитные свойства, все материалы можно условно разделить на три группы. К первой группе относятся материалы, поглощающие энергию излучения за счет трансформации электромагнитной энергии в тепловую. Вторую группу составляют материалы, которые отражают электромагнитную волну благодаря разнице импедансов экрана и окружающего пространства. Третью группу составляют материалы, являющиеся комбинированными из первых двух групп материалов.
Так, например, известен композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения, состав и способ для получения материала, в котором в качестве электропроводящих наполнителей используются углеродная сажа с углеродными волокнами в смеси с полиэтиленом при плотности 0,89÷ 0,91. Полиэтилен указанной плотности проявляет хорошие качестве при пластическом формовании. [Заявка Японии 62-101654, кл. C 01 L 101/00, C 08 R 7/06, опубл. 1987 г.].
Экранирующая способность для электромагнитных волн с частотой 100 МГц составляет 20-45 дБ.
Недостатком известного материала является следующее. Для его получения необходимо первоначально экструдировать смесевую композицию. Такая операция требует больших энергозатрат. По сравнению с ТРГ углеродная сажа и углеродные волокна имеют меньшую проводимость. Поэтому при меньших степенях наполнения ПЭ можно достичь более высоких значений проводимости и соответственно увеличить экранирующую способность материала.
Известен композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения, состав и способ для получения материала [Патент США №5093070, кл. МКИ G 21 C 19/02, НКИ 376/267, опубл. 1992 г.]. Известный материал на основе полифениленсульфида содержит 20% стекловолокна (длина 1-20 мм, диаметр 4-50 мкм) и 24 об.% волокон из медного сплава (длина 0,504 мм, диаметр 30-150 мкм) и имеет объемное сопротивление ≈ 1,2· 10-2 Ом· см.
После тепловой обработки при 140° С в течение 500 ч и после термического удара (1000 циклов от 120° С до 40° С) этот показатель составлял, соответственно, величины 1,9· 10-2 и 2,1· 10-2 Ом· см.
При совмещении термопластических связующих с металлическими волокнами возникает целый ряд проблем:
1) плохая формируемость композиции;
2) значительная масса композиции;
3) небольшое удлинение материалов, отсутствие пластичности;
4) истирание оборудования при обработке формованием.
Поэтому обработка поверхности волокнистых наполнителей модифицированными графитами (например, коллоидным графитом) или введение в композиции модифицированного графита улучшает их формуемость и снижает истираемость оборудования. Терморасширение модифицированного графита в матрице полимера перед его формованием увеличивает число токопроводящих путей на единицу объема, повышает проводимость материала и, соответственно, его экранирующую способность.
Наиболее близким техническими решением к предложенному является композиционный материал экранирования электромагнитного излучения, представляющий собой продукт термообработки и формования смеси полимерного связующего, выбранного из ряда полиолефинов, и электропроводящего наполнителя, содержащего графит [Патент Японии №64-11161, кл. C 08 L 101/00, С 08 К 3/04, опубл. 1989 г.].
Наиболее близким техническими решением к предложенному является способ получения композиционного материала экранирования от электромагнитного излучения, включающий смешение полимерного связующего, выбранного из ряда полиолефинов, и электропроводящего наполнителя, содержащего графит, совмещение смеси и последующее формование [Патент Японии №64-11161, кл. C 08 L 101/00, С 08 К 3/04, опубл. 1989 г.].
В качестве электропроводящего наполнителя используют смесь терморасщепленного графита (с размером частиц 40:20000 мкм) и сажи.
В качестве полимерного связующего используют полипропилен.
Материал получают следующим образом. 57 мас.ч. полимерного связующего (полипропилен) смешивают при 200° С с 13 ч. сажи (сорбционная способность по дибутилфталату 400 мл/100 г) и 30 ч. вспененного графита (с диаметром частиц 500 и 2,8 мкм). Для получения материала указанную смесь прессуют.
В результате получают материал с удельным сопротивлением, соответственно, 6,7· 10-2 и 0,2 Ом· см и экранирующей способностью для электромагнитных волн с частотой 300 МГц 68,5 и 52,4 дБ.
Известное техническое решение имеет ряд недостатков.
Поскольку при изготовлении известного материала, поглощающего электромагнитные волны, сначала осуществляют вспенивание графита и затем смешивание его с полимерным связующим, процесс изготовления сильно осложняется, при этом возникают затруднения с получением материала с однородными свойствами. Процесс осложняется, во-первых, из-за трудности совмещения ТРГ с предельно низкой насыпной плотностью (4-20 г/л) с полимером, во-вторых, совмещение ТРГ с полимером осуществляется экструзией и возникают неравномерности распределений наполнителя в полимере.
Задачей изобретения является создание композиционного материала для экранирования электромагнитного излучения, обладающего высокими экранирующими свойствами без применения сложной технологии.
Указанная задача решается тем, что в способе получения композиционного материала для экранирования электромагнитного излучения, включающем смешение полимерного связующего, выбранного из группы, включающей полиолефин, полистирол, фторопласт и ПВХ-пластизоль, и электропроводящий наполнитель, содержащий модифицированный графит, совмещение смеси и ее формование, после совмещения смеси дополнительно осуществляют терморасширение смеси в режиме термоудара при температуре 250-310° С, причем в качестве модифицированного графита используют продукт модифицирования графита концентрированными серной и азотной кислотами, а смешение полимерного связующего и электропроводящего наполнителя проводят при массовом соотношении электропроводящего наполнителя и полимерного связующего, равном 50-80:20-50 соответственно.
Предпочтительно в качестве полиолефина использовать полиэтилен, полипропилен.
Предпочтительно продукт модифицирования графита концентрированными серной и азотной кислотами получать при массовом соотношении графита, серной и азотной кислот 1:6,0-6,4:0,4 соответственно.
Целесообразно совмещение смеси вести прессованием и/или нагреванием при температуре не выше 180° С в течении 20-70 минут, а терморасширение смеси осуществлять в течение 2-3 минут.
Кроме того, указанная задача решается тем, что композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения, полученный по вышеуказанному способу, характеризуется в диапазоне длин волн от 2 до 5 см при толщине материала не более 0,1 мм уменьшением коэффициента прохождения от –40 до -85 дБ.
Предпочтительно для создания материала с требуемыми эксплуатационными характеристиками формование вести методом горячего прессования или прокаткой на вальцах.
Получение модифицированного графита, используемого в качестве электропроводящего наполнителя в композиционном материале, проводят следующим образом.
В реактор с мешалкой загружают природный графит, серную кислоту (концентрацией 92 мас.%) и азотную кислоту (концентрацией 55 мас.%), перемешивают в течение 60 минут, избыток кислот отделяют, образовавшееся соединение внедрения графита обрабатывают газообразным аммиаком до прекращения поглощения аммиака или промывают водой до рН 6,8-7,0.
Пример 1
На основе полиэтилена низкого давления (ПЭНД) и модифицированного графита (содержание графита в смеси 50 и 60 мас.%) формируют образцы путем прессования при давлении -0,5 МПа.
Полученные образцы терморасширяют при температуре 300° С в течение 3-х минут.
Терморасширенные полиэтиленграфитовые композиции прокатывают на вальцах с переменным зазором при температуре 150° С до толщины 0,1 мм или прессуют при температуре 135° С и давлении ~12 МПа в течение 3-х минут.
Были проведены радиофизические измерения изготовленных образцов, результаты которых представлены в таблице.
Пример 2
Порошки полимера фторопласта Ф-32Л смешивают с модифицированным графитом (содержание графита в смеси 50 и 66 мас.%) и прессуют при давлении ~ 0,5 МПа. Прессованные образцы подвергают термоудару при температуре 300° С в течение 3-х минут.
Далее образцы прессуют до получения материала с объемной плотностью не менее 250 г/л и прокатывают на вальцах с переменным зазором при температуре 170° С до толщины 0,1 мм или прессуют в пресс-форме до толщины 0,1 мм при давлении 10 МПа и прогревают при температуре 180° С в течение 40 минут.
Были проведены радиофизические измерения изготовленных образцов, результаты которых представлены в таблице.
Применение технологии терморасширения композиции с наполнителем приводит к существенному увеличению экранирующих свойств композиции до 80 дБ в диапазоне длин волн 2-5 см при толщине материала не более 0.1 мм.
Кроме того, такой подход технологически уменьшает количество технологических операций, например исключает операцию экструзии, требующей больших энергозатрат, при совмещении полимерного компонента с электропроводящими наполнителями и в получении электропроводящих композиций с малой объемной плотностью для последующего формования изделий.
Таблица

п/п
Связующее Содержание графита, масс.% Объемная плотность образцов, г/л Проводимость образцов, Ом-1· см-1 Коэффициент прохождения образцов,
-дБ
          Частота 8.0 ГГц Частота 12.4 ГГц
1 2 3 4 5 6 7
1 Полиэтилен низкого давления   Вспененных:
      85
54
- - -
    50 Прокатанных (толщ.≈ 0.4 мм):
    60 870
1070
4.1
18
35
33
55
56
      Прессованных (толщ.≈ 0.4 мм):
      1070
940
2.0
15
29
25
51
52
2 Фторопласт Ф-32Л   Вспененных:
      50
40
- - -
    50 Прокатанных (толщ.≈ 0.1 мм):
    66 1100
1500
111
213
53
62
52
62
      Прессованных (толщ.≈ 0.1 мм):
      1400
1300
500
590
78
81
81
85

Claims (6)

1. Способ получения композиционного материала для экранирования электромагнитного излучения, включающий смешение полимерного связующего, выбранного из группы, включающей полиолефин, полистирол, фторопласт и ПВХ-пластизоль, и электропроводящего наполнителя, содержащего модифицированный графит, совмещение смеси и ее формование, отличающийся тем, что после совмещения смеси дополнительно осуществляют терморасширение смеси в режиме термоудара при температуре 250-310°С, причем в качестве модифицированного графита используют продукт модифицирования графита концентрированными серной и азотной кислотами, а смешение полимерного связующего и электропроводящего наполнителя проводят при массовом соотношении электропроводящего наполнителя и полимерного связующего равном 50-80:20-50 соответственно.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полиолефина используют полиэтилен, полипропилен.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт модифицирования графита концентрированными серной и азотной кислотами получают при массовом соотношении графита, серной и азотной кислот 1:6,0-6,4:0,4 соответственно.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что совмещение смеси ведут прессованием и/или нагреванием при температуре не выше 180°С в течение 20-70 мин.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что терморасширение смеси осуществляют в течение 2-3 мин.
6. Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения, отличающийся тем, что он получен по способу по одному из пп. 1-5 и характеризуется в диапазоне длин волн от 2 до 5 см при толщине материала не более 0,1 мм уменьшением коэффициента прохождения от –40 до -85 дБ.
RU2003118968/04A 2003-06-26 2003-06-26 Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения RU2243980C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003118968/04A RU2243980C1 (ru) 2003-06-26 2003-06-26 Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003118968/04A RU2243980C1 (ru) 2003-06-26 2003-06-26 Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2243980C1 true RU2243980C1 (ru) 2005-01-10
RU2003118968A RU2003118968A (ru) 2005-02-10

Family

ID=34881387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003118968/04A RU2243980C1 (ru) 2003-06-26 2003-06-26 Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2243980C1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2375793C1 (ru) * 2008-10-20 2009-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Материал для поглощения электромагнитных волн и способ его изготовления
RU2420549C2 (ru) * 2009-07-16 2011-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Технопром" Лакокрасочная композиция
RU2427530C1 (ru) * 2010-02-10 2011-08-27 Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество), (ИНУМиТ (ЗАО)) Способ получения многослойного углеродного теплоизоляционного материала и многослойный материал
RU2490732C2 (ru) * 2008-12-17 2013-08-20 3М Инновейтив Пропертиз Компани Изделие для электромагнитного экранирования
RU2526838C1 (ru) * 2013-06-06 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) Термостойкое радиопоглощающее покрытие на минеральных волокнах
RU2561123C1 (ru) * 2014-06-05 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Композиционный материал, поглощающий излучение в ближней ик области спектра
RU2598090C1 (ru) * 2015-03-20 2016-09-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Лакокрасочная радиопоглощающая композиция
RU2786676C1 (ru) * 2022-01-18 2022-12-23 Акционерное Общество "Наука И Инновации" Способ получения материала теплопроводящего композиционного листового анизотропного и материал теплопроводящий композиционный листовой анизотропный

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0297888A1 (en) * 1987-07-02 1989-01-04 Lion Corporation Electroconductive resin composition
RU2198137C1 (ru) * 2002-04-26 2003-02-10 ООО "Омега-Холдинг" Модифицированный графит и способ его получения

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0297888A1 (en) * 1987-07-02 1989-01-04 Lion Corporation Electroconductive resin composition
RU2198137C1 (ru) * 2002-04-26 2003-02-10 ООО "Омега-Холдинг" Модифицированный графит и способ его получения

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2375793C1 (ru) * 2008-10-20 2009-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Материал для поглощения электромагнитных волн и способ его изготовления
RU2490732C2 (ru) * 2008-12-17 2013-08-20 3М Инновейтив Пропертиз Компани Изделие для электромагнитного экранирования
US8987611B2 (en) 2008-12-17 2015-03-24 3M Innovative Properties Company Electromagnetic shielding article
RU2420549C2 (ru) * 2009-07-16 2011-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Технопром" Лакокрасочная композиция
RU2427530C1 (ru) * 2010-02-10 2011-08-27 Институт новых углеродных материалов и технологий (Закрытое акционерное общество), (ИНУМиТ (ЗАО)) Способ получения многослойного углеродного теплоизоляционного материала и многослойный материал
RU2526838C1 (ru) * 2013-06-06 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) Термостойкое радиопоглощающее покрытие на минеральных волокнах
RU2561123C1 (ru) * 2014-06-05 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Композиционный материал, поглощающий излучение в ближней ик области спектра
RU2598090C1 (ru) * 2015-03-20 2016-09-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Лакокрасочная радиопоглощающая композиция
RU2786676C1 (ru) * 2022-01-18 2022-12-23 Акционерное Общество "Наука И Инновации" Способ получения материала теплопроводящего композиционного листового анизотропного и материал теплопроводящий композиционный листовой анизотропный
RU224465U1 (ru) * 2023-05-05 2024-03-26 Игорь Викторович Аржаев Контактор вакуумный электромагнитный

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003118968A (ru) 2005-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11766854B2 (en) Composite material for shielding electromagnetic radiation, raw material for additive manufacturing methods and a product comprising the composite material, as well as a method of manufacturing the product
Hayashida et al. Electromagnetic interference shielding properties of polymer-grafted carbon nanotube composites with high electrical resistance
Kaynak et al. Some microwave and mechanical properties of carbon fiber-polypropylene and carbon black-polypropylene composites
CN108822452B (zh) 一种聚四氟乙烯导电膜及其制备方法
CN101085842A (zh) 新型电磁屏蔽塑料母粒和复合塑料的制备方法
RU2243980C1 (ru) Композиционный материал для экранирования электромагнитного излучения и способ его получения
JP2595396B2 (ja) 導電性複合材の製造法
JPH07312498A (ja) 電磁遮蔽用成形材料
JP2003158395A (ja) 電磁波吸収材料
CN112500631B (zh) 一种具有电磁屏蔽功能的无卤阻燃电缆料及其制备方法
RU2242487C1 (ru) Композицонный материал для поглощения электромагнитного излучения и способ его получения
KR20140009113A (ko) 시트재 및 그 제조 방법
CN115403861A (zh) 一种各向同性电磁屏蔽聚丙烯复合材料及其制备和应用
US5726106A (en) EMI shielding materials, fibers therefor and method for their preparation
KR101993883B1 (ko) 탄소나노튜브를 갖는 실리콘 복합소재, 탄소나노튜브를 활용한 무금속 실리콘 복합소재의 제조방법
CN111574766B (zh) 高散热性辐射交联聚乙烯泡棉及其制备方法和应用
CN117820743A (zh) 一种电磁屏蔽聚乙烯材料及其制备方法
Truong et al. Conducting-polymer-based radar-absorbing materials
CN115667413A (zh) 具有电磁波屏蔽性能的含软磁性粉末的树脂组合物以及成型品
EP4336520A1 (en) Resin composition for shielding electromagnetic waves and cable using the same
KR101900725B1 (ko) 전도성 와이어 및 그 제조방법
He et al. Enhancement in the Electrical Properties and Electromagnetic Interference Shielding Performance of Acrylonitrile–Butadiene–Styrene/Carbon Nanotubes Foams via the Introduction of Bimodal Cell Structures
JPH037740A (ja) 導電性熱可塑性樹脂組成物及び製造法
JPS59217737A (ja) 電磁波シ−ルド用プラスチツク
CN101096128A (zh) 微波吸收发泡材之制造方法及成品

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070627