一种宽频吸波、高导热的柔性电磁材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种宽频吸波、高导热的柔性电磁材料及制备方法，涉及复合材料领域，通过三种粒径的球状羰基铁粉制成复合粉，入纳米氮化硼填料得到导热吸波复合粉体，再加入至甲基苯基硅橡胶中进行初次混炼，再加入气相白炭黑、抗静电剂、双二五硫化剂进行二次混炼，再通过反复薄通处理制成片状胶料，与氮化硼织物、碳纤维织物压延复合得到两种预浸料，最后将片状胶料和两种预浸料按照一定顺序铺覆，热压硫化成型得到宽频吸波、高导热的柔性电磁材料。高导热的柔性电磁材料。高导热的柔性电磁材料。

【技术实现步骤摘要】
一种宽频吸波、高导热的柔性电磁材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种宽频吸波、高导热的柔性电磁材料及制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子设备朝着小型化、高性能化的密集发展，系统内部的集成度也越来越高，而设备运行中会产生大量废热，这些热量若无法有效散除，会造成电子设备性能失效、使用寿命大大缩短，需要借助导热功能材料来将设备内废热传递并散除出去。另一方面，在电子设备有限空间中大量电子元器件在工作时还会向外发射电磁辐射，会对周围设备造成电磁干扰，还需要考虑在电子元器件周围设计贴覆吸波材料改善设备的电磁兼容性。但在设备狭小空间内采用两种或多种材料来实现导热、吸波效果已十分困难。因此，开发一种具有导热吸波双功能材料已经成为解决电子设备高效散热和电磁兼容问题的有效手段。
[0003]目前，导热吸波柔性复合材料主要是在橡胶基体中添加各类吸波剂和传统导热填料，来获得兼具导热、吸波功能的材料。但由于橡胶基体分子量高，本征粘度大，导致功能填料的加入总量存在上限，单独一种填料(吸波剂、导热粉)添加量的提升就会造成另一种功能填料添加量的降低，使得导热吸波材料的导热性能与吸波性能存在此消彼长的矛盾，难以实现材料双重性能的同步提升。而且，一味提高功能填料在橡胶基体的含量，还会导致整体粘度增大、成型困难、成本提高等诸多问题，影响最终产品在电子设备中实际应用效果。
[0004]羰基铁粉是传统的铁基吸波剂之一，其中以球形结构的粉末为主，具有屏蔽效率高、生产方法简单、结构易控制、成本低等优点，是电子设备内微波谐振控制所广泛采用的吸波填料。但若要实现理想的吸波效果，柔性材料中羰基铁粉的填充量要达到很高才可以满足要求，而该类铁粉本身导热性能并不高，这就造成基体中能够复配的导热粉体含量就会很低，整体热导率难以进一步提升。而且，理想吸波效果要保证羰基铁粉填料在基体中的分散均匀，无搭接团聚现象；但实现高导热效果，要建立有填料相互搭接的导热网络通路，这一难点在高填充量复合填料的体系下难以实现。另一方面，不同粒径尺寸的羰基铁粉会在不同频率下表现出一定的衰减特性，现有资料报道还没有针对不同粒径范围进行复合控制以实现宽带下对电磁波的强损耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是将不同粒径尺寸的羰基铁粉与不同形貌结构的纳米氮化硼进行复合混炼，同时在基体材料中分别氮化硼织物与碳纤维织物，通过三组元材料体系构筑一种高效的吸波导热网络结构，提供一种具有宽带强衰减、高导热的硅橡胶基电磁损耗复合材料。
[0006]本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的：
[0007]一种宽频吸波、高导热的柔性电磁材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)将D70粒径为5.5
‑
6.5μm的A型球状羰基铁粉、D70粒径为在2.8
‑
3.3μm的B型球状
羰基铁粉、D70粒径为1.5
‑
1.8μm的C型球状羰基铁粉进行预混合，得到球形羰基铁复合粉；
[0009]2)在所述球形羰基铁复合粉中加入纳米氮化硼填料、KH570偶联剂，混合均匀，得到导热吸波复合粉体；
[0010]3)将所述导热吸波复合粉体加入至甲基苯基硅橡胶中，进行初次混炼，得到吸波导热电磁浆料；
[0011]4)在所述吸波导热电磁浆料中加入气相白炭黑、抗静电剂、双二五硫化剂，进行二次混炼，待混合均匀后得到柔性电磁浆料；
[0012]5)将所述柔性电磁浆料进行反复薄通处理，再压制成片状胶料；
[0013]6)将所述片状胶料分别与氮化硼织物、碳纤维织物压延复合，分别形成未硫化的氮化硼纤维预浸料和碳纤维预浸料；
[0014]7)将所述片状胶料、氮化硼纤维预浸料和碳纤维预浸料按照一定顺序铺覆于模具中，经过热压硫化成型，得到宽频吸波、高导热的柔性电磁材料。
[0015]进一步地，步骤1)中按质量份数称取91
‑
117份的A型球状羰基铁粉、104
‑
117份的B型球状羰基铁粉、26
‑
65份的C型球状羰基铁粉；预混合条件为：在搅拌转速15
‑
23rpm下混合0.5
‑
2h。
[0016]进一步地，步骤2)中按质量份数称取0.4
‑
10份的纳米氮化硼填料、4
‑
10份的KH570偶联剂；混合条件为：常温下混合14
‑
16h。
[0017]进一步地，步骤2)中纳米氮化硼填料选用粒径为20
‑
100nm的纳米级六方氮化硼，或者厚度为5nm，粒径为50
‑
200nm的超薄氮化硼纳米片。
[0018]进一步地，步骤3)中按质量份数称取40
‑
45份的甲基苯基硅橡胶；初次混炼条件为：捏合混炼20
‑
40min。
[0019]进一步地，步骤3)中初次混炼采用三段混炼：一段5
‑
8rpm持续5
‑
10min，二段12
‑
15rpm持续10
‑
20min，三段8
‑
10rpm持续5
‑
10min。
[0020]进一步地，步骤4)中按质量份数称取1.2
‑
1.5份气相白炭黑、2.4
‑
3份抗静电剂、0.4
‑
0.5份双二五硫化剂；二次混炼条件为：捏合混炼20
‑
40min。
[0021]进一步地，步骤4)中二次混炼条件采用二段混炼：一段加入气相白炭黑与抗静电剂，5
‑
10rpm持续15
‑
30min；二段加入双二五硫化剂，15
‑
18rpm持续5
‑
10min。
[0022]进一步地，步骤5)所述柔性电磁胶料分段反复薄通处理20
‑
30次；所述片状胶料厚度为0.3mm。
[0023]进一步地，步骤5)所述薄通处理分三段：一段为辊距1
‑
1.5mm薄通5
‑
8次，二段辊距0.5
‑
0.8mm薄通10
‑
15次，三段辊距0.2
‑
0.3mm薄通5
‑
10次。
[0024]进一步地，步骤6)中，将按照步骤1)至5)制备得到的片状胶料与40～45质量份的氮化硼织物进行压延复合，以及将按照步骤1)至5)制备得到的片状胶料与40～45质量份的碳纤维织物进行压延复合，该两个压延复合是相互独立的过程，所用的片状胶料是分别制备的，不共用片状胶料；所述压延复合是在5
‑
8rpm下进行。
[0025]进一步地，步骤6)所述氮化硼织物单丝直径3
‑
10μm，碳纤维织物为T300平纹织物，二者厚度均为0.2mm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽频吸波、高导热的柔性电磁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将D70粒径为5.5
‑
6.5μm的A型球状羰基铁粉、D70粒径为在2.8
‑
3.3μm的B型球状羰基铁粉、D70粒径为1.5
‑
1.8μm的C型球状羰基铁粉进行预混合，得到球形羰基铁复合粉；2)在所述球形羰基铁复合粉中加入纳米氮化硼填料、KH570偶联剂，混合均匀，得到导热吸波复合粉体；3)将所述导热吸波复合粉体加入至甲基苯基硅橡胶中，进行初次混炼，得到吸波导热电磁浆料；4)在所述吸波导热电磁浆料中加入气相白炭黑、抗静电剂、双二五硫化剂，进行二次混炼，待混合均匀后得到柔性电磁浆料；5)将所述柔性电磁浆料进行反复薄通处理，再压制成片状胶料；6)将所述片状胶料分别与氮化硼织物、碳纤维织物压延复合，分别形成未硫化的氮化硼纤维预浸料和碳纤维预浸料；7)将所述片状胶料、氮化硼纤维预浸料和碳纤维预浸料按照一定顺序铺覆于模具中，经过热压硫化成型，得到宽频吸波、高导热的柔性电磁材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中按质量份数称取91
‑
117份的A型球状羰基铁粉、104
‑
117份的B型球状羰基铁粉、26
‑
65份的C型球状羰基铁粉；预混合条件为：在搅拌转速15
‑
23rpm下混合0.5
‑
2h。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中按质量份数称取0.4
‑
10份的纳米氮化硼填料、4
‑
10份的KH570偶联剂，纳米氮化硼填料选用粒径为20
‑
100nm的纳米级六方氮化硼，或者厚度为5nm，粒径为50
‑
200nm的超薄氮化硼纳米片；混合条件为：常温下混合14
‑
16h。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中按质量份数称取40
‑
45份的甲基苯基硅橡胶；初次混炼采用三段混炼：一段5
‑
8rpm持续5
‑
10min，二段12
‑
15rpm持续10

【专利技术属性】
技术研发人员：兰天，李南，董立超，刘鹏飞，赵慈，
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：