一种片状铁氧体电磁复合材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种片状铁氧体电磁复合材料及其制备方法。所述制备方法以通过球磨制成的片状铁氧体、偶联改性剂、树脂、固化剂和稀释剂为原料，将各原料组分混合、成型，制得所述复合材料；其中，通过球磨制备片状铁氧体的工艺条件为：将铁氧体粉、钢球、球磨助剂和易挥发性溶剂在400‑500r/min转速条件下球磨7‑8h；所述刚球包括8mm直径钢球和6mm直径钢球。本发明专利技术采用球磨法制备片状铁氧体粉体，通过偶联改性与环氧树脂复合，运用热压罐工艺或超声固化成型电磁负载复合材料，其在1‑18GHz表现出较高的电磁参数，可广泛应用于雷达、导航、卫星通信、电子对抗、广播电视、移动通讯等各领域电子设备中。

A Flake Ferrite Electromagnetic Composite and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种片状铁氧体电磁复合材料及制备方法
本专利技术涉及电磁功能复合材料
，尤其涉及一种片状铁氧体电磁复合材料及制备方法。
技术介绍
随着高端电子设备的快速发展，设备中电子元器件性能的技术要求也越来越高。其中，在有限空间内元器件之间的电磁干扰就不可避免，对天线系统的通信功能具有严重的干扰，削弱信号的传输强度，甚至使天线彻底失效，为此必须在器件之间添加具有高磁导率、磁损耗的电磁屏蔽材料来有效的解决这个问题。铁氧体具有价格低廉、制备工艺简单、吸波性能好等特点，是目前研究较多且比较成熟的微波衰减吸收剂。铁氧体对电磁波的损耗同时包括介电损耗和磁损耗，其中最主要的损耗机制为剩余损耗中的铁磁自然共振吸收。目前，传统生产中所得铁氧体粉体大部分为球形结构。但随着设备单元中使用频段的不断提高，球形铁氧体材料已难以满足。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术目的是为了将片状结构铁氧体粉体与环氧树脂粘结复合，提供一种具备优异电磁特性的功能复合材料的制备方法，满足在高性能电子元器件与新型电磁材料方面的应用。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种片状铁氧体电磁复合材料的制备方法，所述制备方法以通过球磨制成的片状铁氧体、偶联改性剂、树脂、固化剂和稀释剂为原料，将各原料组分混合、成型，制得所述复合材料；其中，通过球磨制备片状铁氧体的工艺条件为：将铁氧体粉、钢球、球磨助剂和易挥发性溶剂在400-500r/min转速条件下球磨7-8h；所述刚球包括8mm直径钢球和6mm直径钢球。优选地，所述铁氧体粉、所述钢球、所述球磨助剂和所述易挥发性溶剂的质量比为(100-130)：(350-500)：(0.01-0.05)：(200-300)；优选地，所述铁氧体粉、所述钢球、所述球磨助剂和所述易挥发性溶剂的质量比为(115-120)：(400-450)：(0.02-0.03)：(250-300)。优选地，所述8mm直径钢球和所述6mm直径钢球的质量比为5:7。优选地，所述铁氧体为FeSiAl铁氧体；所述球磨助剂为硬脂酸钙；和/或所述易挥发性溶剂为丙酮。优选地，所述片状铁氧体和所述树脂的质量比为(70-80)：(15-25)，优选为(75-80)：(15-20)；所述偶联改性剂的质量为所述片状铁氧体质量的0.2-0.5wt％；所述固化剂的质量为所述树脂质量的20-25wt％；和/或所述稀释剂的质量为所述树脂质量的15-20wt％。优选地，所述偶联改性剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷；和/或所述树脂为环氧树脂。优选地，所述成型采用热压罐固化成型法，压力条件为1-5MPa，温度条件为110-120℃；或所述成型采用超声固化成型法，温度条件为90-100℃。优选地，所述制备方法包括如下步骤：(1)球磨步骤：将铁氧体粉、钢球、球磨助剂和易挥发性溶剂在400-500r/min转速条件下球磨7-8h，所述刚球包括8mm直径钢球和6mm直径钢球，得到片状铁氧体；(2)偶联改性步骤：将偶联改性剂和步骤(1)制得的片状铁氧体混合，得到偶联处理后的片状铁氧体；(3)配制浆料步骤：将步骤(2)制得的片状铁氧体和树脂、固化剂和稀释剂混合，得到混合浆料；(4)成型步骤：将步骤(3)配制的混合浆料固化成型，得到所述复合材料。优选地，在配制浆料的步骤中，在真空辅助下进行混合；或在80-90℃、40-50kHz下超声分散。一种片状铁氧体电磁复合材料，采用本专利技术提供的制备方法制得，所述复合材料具有如下性能：相对复介电常数的实部：36.88-66.22；相对复介电常数的虚部：7.51-34.02；相对复磁导率的实部：0.47-3.42；相对复磁导率的虚部：0.43-6.64。有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术采用球磨法制备片状铁氧体粉体，通过偶联改性与环氧树脂复合，运用热压罐工艺或超声固化成型电磁负载复合材料，其在1-18GHz表现出较高的电磁参数，可广泛应用于雷达、导航、卫星通信、电子对抗、广播电视、移动通讯等各领域电子设备中。本专利技术提供的这一制备方法将球磨得到的片状铁氧体和树脂复合制备成电磁复合材料，通过特定的球磨工艺赋予片状铁氧体在1-18GHz频段优异的电磁参数，从而确保与树脂复合后的复合材料在1-18GHz频段表现出优异的电磁性能；另外，通过这一特定的球磨工艺制得的片状铁氧体还能与树脂实现较好的阻抗匹配，避免难以实现阻抗匹配的优化设计。利用该球磨工艺制得的片状铁氧体的平均粒径(指片长)在30-35μm，该粒径的片状铁氧体可在后期成型阶段轻松成型，无须较大的压力条件，从而使得制备工艺更加便利。本专利技术提供的制备方法在球磨阶段按照所述铁氧体粉、所述钢球、所述球磨助剂和所述易挥发性溶剂的质量比为(100-130)：(350-500)：(0.01-0.05)：(200-300)这一配料关系进行球磨，从而确保球磨后的片状铁氧体的粒度的均匀性以及电磁性能的均一性。更优选的配料关系为：所述铁氧体粉、所述钢球、所述球磨助剂和所述易挥发性溶剂的质量比为(115-120)：(400-450)：(0.02-0.03)：(250-300)，其它条件相同的情况下，该配料关系下球磨得到的片状铁氧体的粒度最均匀且电磁性能最均一。本专利技术提供的制备方法在球磨时将8mm直径钢球和6mm直径钢球按照5:7质量比使用时，确保球磨后的片状铁氧体的粒度的均匀性以及电磁性能的均一性。为了兼顾材料性能和工艺可操作性，本专利技术提供的制备方法片状铁氧体和树脂按照质量比(70-80)：(15-25)进行复合。附图说明图1是片状FeSiAl粉体SEM形貌图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术在第一方面提供了一种片状铁氧体电磁复合材料的制备方法，所述制备方法以通过球磨制成的片状铁氧体、偶联改性剂、树脂、固化剂和稀释剂为原料，将各原料组分混合、成型，制得所述复合材料；其中，通过球磨制备片状铁氧体的工艺条件为：将铁氧体粉、钢球、球磨助剂和易挥发性溶剂在400-500r/min(可以为该范围内的任意数值，例如，可以为400r/min、410r/min、420r/min、430r/min、440r/min、450r/min、460r/min、470r/min、480r/min、490r/min、500r/min)转速条件下球磨7-8h(可以为该范围内的任意数值，例如，可以是7h、7.5h、8h)；所述刚球包括8mm直径钢球和6mm直径钢球。本专利技术提供的这一制备方法将球磨得到的片状铁氧体和树脂复合制备成电磁复合材料，通过特定的球磨工艺赋予片状铁氧体在1-18GHz频段优异的电磁参数，从而确保与树脂复合后的复合材料在1-18GHz频段表现出优异的电磁性能；另外，通过这一特定的球磨工艺制得的片状铁氧体还能与树脂实现较好的阻抗匹配，避免难以实现阻抗匹配的优化设计。专利技术人还发现，利用该球磨工艺制得的片状铁氧体的平均粒径(指片长)在30-35μm，该粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片状铁氧体电磁复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法以通过球磨制成的片状铁氧体、偶联改性剂、树脂、固化剂和稀释剂为原料，将各原料组分混合、成型，制得所述复合材料；其中，通过球磨制备片状铁氧体的工艺条件为：将铁氧体粉、钢球、球磨助剂和易挥发性溶剂在400‑500r/min转速条件下球磨7‑8h；所述刚球包括8mm直径钢球和6mm直径钢球。

【技术特征摘要】
1.一种片状铁氧体电磁复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法以通过球磨制成的片状铁氧体、偶联改性剂、树脂、固化剂和稀释剂为原料，将各原料组分混合、成型，制得所述复合材料；其中，通过球磨制备片状铁氧体的工艺条件为：将铁氧体粉、钢球、球磨助剂和易挥发性溶剂在400-500r/min转速条件下球磨7-8h；所述刚球包括8mm直径钢球和6mm直径钢球。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁氧体粉、所述钢球、所述球磨助剂和所述易挥发性溶剂的质量比为(100-130)：(350-500)：(0.01-0.05)：(200-300)；优选地，所述铁氧体粉、所述钢球、所述球磨助剂和所述易挥发性溶剂的质量比为(115-120)：(400-450)：(0.02-0.03)：(250-300)。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述8mm直径钢球和所述6mm直径钢球的质量比为5:7。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铁氧体为FeSiAl铁氧体；所述球磨助剂为硬脂酸钙；和/或所述易挥发性溶剂为丙酮。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述片状铁氧体和所述树脂的质量比为(70-80)：(15-25)，优选为(75-80)：(15-20)；所述偶联改性剂的质量为所述片状铁氧体质量的0.2-0.5wt％；所述固化剂的质量为所述树脂质量的20-25wt％；和/或所述稀释剂的质量为所述树脂质量的15...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰天，李南，孟庆杰，张春波，郭世峰，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11