电磁屏蔽膜用填充料的制备方法、填充料及电磁屏蔽膜技术

技术编号：42993721 阅读：14 留言：0更新日期：2024-10-15 13:23

本发明专利技术涉及一种电磁屏蔽膜用填充料的制备方法、填充料及电磁屏蔽膜，方法包括：S1、将碳纤维与造孔剂置于反应釜中，氮气置换后，经过升温、降温、研磨，得到改性碳纤维；S2、在金属盐溶液中加入步骤S1的改性碳纤维，加热去除溶剂后研磨，得到混合粉末；S3、将步骤S2的粉末置于反应釜中，氮气置换后，经过升温、降温、研磨，得到填充料。本发明专利技术提供的电磁屏蔽膜用填充料，碳纤维和金属粒子协同，具备较佳的导电性；填充料实现金属纳米级分散，复配碳纤维，质量轻；本发明专利技术的电磁屏蔽膜制备工艺无溶剂，工艺简单；本发明专利技术的电磁屏蔽膜电磁屏蔽由碳纤维和金属的双重作用，电磁屏蔽性能较佳；本发明专利技术的电磁屏蔽膜适用于多种电子元件。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于碳纤维复合材料制备领域，具体涉及一种电磁屏蔽膜用填充料的制备方法、填充料及电磁屏蔽膜。

技术介绍

1、电磁干扰是由电磁波产生的一种电子干扰，它即可源于太阳耀斑、雷电、静电放电等大自然的现象，也可由电子设备产生。近年来，由于科学技术的发展和人类需求的导向，电子设备向着更小、更轻和更可靠的方向发展，这就要求便携的电子设备具有更高的功率和更快的运行速度。然而，电子设备在高功率和高速运转时会辐射出大量高频电磁波，如微波和射频电磁波，这些电磁波不仅会中断或阻碍邻近设备的有效运行，更严重的是还会污染生态环境以及危害生物体的健康。目前，在民用和军用领域，采取电磁屏蔽技术是保护自然环境免受电磁污染、设备免受电磁干扰和周围生物体免受电磁危害的最有效的方法之一。

2、已开发出的电磁屏蔽材料包括金属及金属氧化物、过渡金属碳化物/氮化物、碳系材料和导电高分子材料。研究时间最长，应用最广泛的金属及金属氧化物材料因其重量大、耐腐蚀性差和刚性大等缺点已难以满足当下对电磁屏蔽材料提出的轻量、小尺寸、可折叠等需求。

3、如中国专利cn110767075a公开了一种基于金属微纳米网络的柔性防伪层、其制备方法和用途，该防伪层的制备方法包括以下步骤：制备金属材料，将金属材料通过图案化获得具有特定图案的金属网络，即图案化金属网络；将得到的图案化金属网络转移到需要防伪的产品上，得到金属微纳米网络的柔性防伪层。该技术方案的金属网络是具有规则的网格形状，通过刻蚀方法制备而成，所得到的防伪层在环境耐候性、附着力和屏蔽效能上都较低。

<p>4、又如中国专利cn113853839a采用包含导电性粒子及接合性树脂组合物的导电性胶粘接剂层的电磁屏蔽膜，导电填料的填充量需要达到其渗流阈以上才具备导电和电磁屏蔽性能，且填充量越高，屏蔽膜的电磁屏蔽效果越好，但粘接性减弱。较高的填充量无疑会带来高成本及高重量和难加工性，此外，填充形电磁屏蔽膜难以获得对可见光透明的特征，限制了其在某些特定场合的使用。

5、为此需要一种质轻、电磁屏蔽性强和易加工的电磁屏蔽膜。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种改进的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法、填充料及电磁屏蔽膜。

2、为达到上述目的，本专利技术采用的一种技术方案是：

3、一种电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，包括：

4、s1、将碳纤维与造孔剂置于反应釜中，氮气置换去除反应釜内空气，升温使得造孔剂与碳纤维反应，随后降温、研磨，得到改性碳纤维；

5、s2、在金属盐溶液中加入步骤s1的改性碳纤维以及表面活性剂，加热去除溶剂后研磨，得到粉末；

6、s3、将步骤s2的粉末置于反应釜中，氮气置换去除反应釜内空气，经过升温，金属离子与改性碳纤维发生反应，随后降温、研磨，得到所述填充料。

7、步骤s1中，碳纤维主要由碳元素组成，其质量轻、化学稳定性好、导电性优良。所述碳纤维可以是碳纤维微粉、碳纤维短纤、碳纤维长纤、碳纤维丝、碳纤维布等。为了便于研磨制备粒径较小的填充物，所述碳纤维优选为碳纤维微粉。

8、所述造孔剂能在高温时能够分解产生大量气体，在碳纤维上能够制造出大量孔隙，如大孔、介孔、微孔等，便于制备的改性碳纤维能够较佳的吸附金属盐溶液，提高高温处理后金属粒子的分散性。通过调节碳纤维与造孔剂的质量比来调控碳纤维上的孔隙，拥有发达的孔隙结构后，可较多且较分散的吸附金属盐，再后续的高温焙烧中才可形成均匀的金属粒子，也可形成金属-c键。

9、在一些实施方式中，步骤s1中，所述造孔剂为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、硝酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化锌、硝酸锌中的一种或多种。为了较佳的孔隙率，所述造孔剂优选为碳酸钾、氢氧化钾中的一种或多种。

10、在一些实施方式中，步骤s1中，为了获得较佳的孔隙率，所述碳纤维与造孔剂的质量比为1：0.1～1：0.9。造孔剂用量较少，孔隙率不足，易导致金属分散性不加，电磁屏蔽能力下降；若用量较多，孔隙发达，金属盐吸附较多，易造成金属烧结，金属粒子较大，金属利用率不高，碳纤维与造孔剂的质量比优选为1：0.3～1：0.7。

11、在一些实施方式中，步骤s1中，所述改性碳纤维平均粒径为10～100μm。

12、在一些实施方式中，步骤s1中，氮气置换后，升温至800～1200℃，停留2～5h，降至室温，研磨筛分后得到所述改性碳纤维。

13、在一些实施方式中，步骤s2中，金属盐溶液的制备为：将金属盐与溶剂混合，搅拌一定时间后得到金属盐溶液，其中，所述金属盐对应金属单质的电导率大于等于1.0×106s/m。

14、在一些实施方式中，所述金属盐溶液中的金属包括铁、钴、镍、铜、锌、铝、钛、钒、铬、锰、银、铂、金元素中的一种或多种的组合。所述金属盐与改性碳纤维经高温作用后能够形成金属粒子，与碳纤维协同作用，利于形成的电磁屏蔽膜的电磁屏蔽性能较佳。若为氯化铜，铜离子参与反应，最终在后续的高温焙烧中形成金属粒子，得到的金属粒子为单质铜。

15、步骤s2中，溶剂用于溶解金属盐，形成均匀的溶液，便于改性碳纤维吸附金属盐。所述溶剂为水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙二醇中的一种或多种的组合。为了成本控制，优选为水或乙醇中的一种或多种。

16、在一些实施方式中，若金属盐用量较少，降低所制备膜的屏蔽效能；若金属盐用量较多，易造成金属团聚烧结，降低金属利用率，同时考虑到较佳的金属粒子负载率，并控制溶剂蒸发速率，所述金属盐与溶剂的质量比为0.05：1～0.2～1。

17、为了获得较好的电磁屏蔽性能，所述金属盐对应金属单质的电导率为1.0×106s/m以上。电导率为物质中电荷流动难易程度的参数，电导率数值越大，物质电荷传递越迅速，反射或者是吸收电磁波越迅速，进一步优选为铜盐，可以是硝酸铜、氯化铜。

18、在一些实施方式中，在金属盐溶液中加入改性碳纤维、表面活性剂，升温至60-100℃，敞口搅拌去除溶剂，研磨得到粉末。

19、步骤s2中，表面活性剂用于分散金属盐溶液，同时提供极性官能团，粘结各组分，提高整体力学性能。

20、在一些实施方式中，步骤s2中，所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种的组合；优选为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

21、在一些实施方式中，步骤s2中，所述改性碳纤维与表面活性剂的质量比为1：20：0.5～1：5：2。

22、在一些实施方式中，步骤s2中，金属盐溶液：改性碳纤维：表面活性剂的质量比为(1：20：0.5)～(1：5：2)时，具备最佳的屏蔽性能。

23、在一些实施方式中，为了较好的吸附金属盐，所得改性碳纤维的平均粒径为10～100μm，进一步优选为30～70μm。

24、为了与热塑性树脂均匀混合，且便于制备薄膜，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，金属盐溶液的制备为：将金属盐与溶剂混合得到金属盐溶液，其中，所述金属盐溶液中的金属包括铁、钴、镍、铜、锌、铝、钛、钒、铬、锰、银、铂、金中的一种或多种的组合，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙二醇中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求2所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，所述金属盐对应金属单质的电导率大于等于1.0×106S/m。

4.根据权利要求3所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，所述金属盐与溶剂的质量比为0.05：1～0.2～1。

5.根据权利要求1所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，在金属盐溶液中加入步骤S1的改性碳纤维及表面活性剂，所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种的组合；所述改性碳纤维与所述表面活性剂的质量比为1：20：0.5～1：5：2。

6.根据权利要求1所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述造孔剂为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、硝酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化锌、硝酸锌中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碳纤维与造孔剂的质量比为1：0.1～1：0.9；和\或步骤S1中，所述改性碳纤维平均粒径为10～100μm；和\或步骤S3中，制备得到的所述填充料的平均粒径为10～100μm。

8.一种根据权利要求1至7任意一项所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法制备得到的填充料。

9.一种电磁屏蔽膜，其特征在于，包括权利要求8所述的填充料以及热塑性树脂，以重量份计，所述电磁屏蔽膜的原料包括：热塑性树脂100；填充料10～30。

10.根据权利要求9所述的电磁屏蔽膜，其特征在于，所述热塑性树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚呋喃二甲酸乙二醇酯中的一种或多种的组合。

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【技术特征摘要】

1.一种电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，金属盐溶液的制备为：将金属盐与溶剂混合得到金属盐溶液，其中，所述金属盐溶液中的金属包括铁、钴、镍、铜、锌、铝、钛、钒、铬、锰、银、铂、金中的一种或多种的组合，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙二醇中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求2所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，所述金属盐对应金属单质的电导率大于等于1.0×106s/m。

4.根据权利要求3所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，所述金属盐与溶剂的质量比为0.05：1～0.2～1。

5.根据权利要求1所述的电磁屏蔽膜用填充料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，在金属盐溶液中加入步骤s1的改性碳纤维及表面活性剂，所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种的组合；所述改性碳纤维与所述表面活性剂的质量比为1：...

【专利技术属性】
技术研发人员：施刘生，唐许，冷雪松，郎鸣华，张可可，马学兵，王晓庆，
申请(专利权)人：江苏澳盛复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人