一種電磁屏蔽復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種電磁屏蔽復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料多采用金屬及其合金薄板、薄片、薄帶、薄網(wǎng)等材料。上述傳統(tǒng)屏蔽材料要耗費(fèi)較多的金屬資源、加工能耗大、成本高。隨著金屬的銹蝕，屏蔽效能也會(huì)降低。屏蔽效能的可設(shè)計(jì)性也較差，屏蔽機(jī)理主要是反射，不利于降低電磁污染，在許多需要更高屏蔽效能的場(chǎng)所適用性較差。
[0003]電磁屏蔽復(fù)合材料的研制和開(kāi)發(fā)越來(lái)越引起人們的關(guān)注，新型屏蔽材料層出不窮。先進(jìn)的纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料，采用導(dǎo)電纖維、添加導(dǎo)電填料、在非導(dǎo)電纖維表面鍍金屬膜等技術(shù)方法，可以制得電磁屏蔽復(fù)合材料。然而單元的屏蔽功能體屏蔽效能較低，可設(shè)計(jì)性不足。更進(jìn)一步的發(fā)展方向是多元的屏蔽功能體組成的電磁屏蔽復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種新型結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽復(fù)合材料，該屏蔽材料具有較高屏蔽效能和良好可設(shè)計(jì)性。
[0005]為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下:
[0006]—種電磁屏蔽復(fù)合材料，由表及里采用電磁波吸收層和電磁波反射層交替疊加；一層電磁波吸收層和下方的一層電磁波反射層構(gòu)成一個(gè)屏蔽單元；
[0007]所述電磁波吸收層采用基體樹(shù)脂、纖維載體與電磁吸收功能體復(fù)合而成；
[0008]所述電磁波反射層采用基體樹(shù)脂、電磁反射功能體復(fù)合而成;所述電磁反射功能體為短切碳纖維和短切玻璃纖維混合的混合氈;其中，疊加的電磁波反射層中短切碳纖維質(zhì)量百分含量沿電磁波入射方向梯度升高。
[0009]按上述方案，所述屏蔽單元為3-5個(gè)。
[0010]按上述方案，所述電磁吸收功能體為羰基鐵粉、導(dǎo)電炭黑、石墨或碳化娃。
[0011 ]按上述方案，所述基體樹(shù)脂為不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)月旨、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂或聚酰亞胺樹(shù)脂。
[0012]按上述方案，所述纖維載體為玻璃纖維氈;纖維長(zhǎng)度為6mm，單絲直徑為6?7μπι，面密度為30±3g/m2。
[0013]按上述方案，所述電磁屏蔽復(fù)合材料最底層的電磁波反射層中反射功能體為10wt %的短切碳纖維。
[0014]按上述方案，所述短切碳纖維長(zhǎng)度為5?8mm，單絲直徑為6?7μηι;所述短切玻璃纖維長(zhǎng)度為5?8mm，單絲直徑為9?13μηι。
[0015]按上述方案，所述電磁波梯度反射層沿電磁波入射方向短切碳纖維在混合氈中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)梯度分布為:5%、10%、15%和100%。
[0016]按上述方案，所述電磁波梯度反射層沿電磁波入射方向短切碳纖維在混合氈中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)梯度分布為:3%、8%、13%和100%。
[0017]按上述方案，所述電磁波梯度反射層沿電磁波入射方向短切碳纖維在混合氈中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)梯度分布為:4%、9%、14%和100%。
[0018]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明有益效果如下:
[0019]本發(fā)明結(jié)合了多層結(jié)構(gòu)材料和梯度結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)點(diǎn)，具備相對(duì)于這兩種材料更優(yōu)異的性能。對(duì)于多層吸收和梯度反射電磁屏蔽復(fù)合材料，由于材料吸收層與反射層之間的阻抗不匹配，入射的電磁波會(huì)產(chǎn)生多重反射，增加了電磁波在材料中的傳播路徑，多重反射損耗和吸收損耗的增加使得材料的屏蔽效能變大;而梯度結(jié)構(gòu)的反射層，降低了反射層與吸收層間的阻抗差異，使得電磁波不會(huì)因反射而過(guò)快的逃出屏蔽材料，可以更多的進(jìn)入下一屏蔽單元，進(jìn)一步提高了材料的屏蔽效能。具有較好的屏蔽性能。
[0020]通過(guò)改變電磁波吸收層的碳黑含量、厚度，電磁波梯度反射層的碳纖維含量、厚度，以及屏蔽單元的疊加數(shù)都可以進(jìn)一步調(diào)整屏蔽材料的屏蔽性能，使其滿(mǎn)足特定頻段對(duì)屏蔽性能的需求。具有良好的可設(shè)計(jì)性。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1:四單元電磁屏蔽復(fù)合材料的示意圖；
[0022]圖2:本發(fā)明電磁屏蔽復(fù)合材料對(duì)電磁波的屏蔽功能示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下實(shí)施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0024]電磁屏蔽復(fù)合材料，由表及里采用電磁波吸收層和電磁波反射層交替疊加;一層電磁波吸收層和下方的一層電磁波反射層構(gòu)成一個(gè)屏蔽單元;參照附圖1所示。
[0025]電磁波吸收層(la、2a、3a、4a)采用基體樹(shù)脂、纖維載體與電磁吸收功能體復(fù)合而成；電磁波反射層(Ir、2r、3r、4;r)采用基體樹(shù)脂、電磁反射功能體復(fù)合而成;所述電磁反射功能體為短切碳纖維和短切玻璃纖維混合的混合氈;其中，疊加的電磁波反射層中短切碳纖維質(zhì)量百分含量沿電磁波入射方向梯度升高。
[0026]其中，短切碳纖維長(zhǎng)度為5?8mm，單絲直徑為6?7μπι;短切玻璃纖維長(zhǎng)度為5?8mm，單絲直徑為9?13μηι。
[0027]優(yōu)選的纖維載體為玻璃纖維氈，纖維長(zhǎng)度為6mm，單絲直徑為6?7μπι，面密度為30
±3g/m20
[0028]電磁吸收功能體為羰基鐵粉、導(dǎo)電炭黑、石墨或碳化娃。優(yōu)選的電磁吸收功能體為導(dǎo)電碳黑，粒徑為10?10nm0
[0029]基體樹(shù)脂主要起粘接、成型的作用。可以為不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂或聚酰亞胺樹(shù)脂。優(yōu)選的樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧值為
0.51。環(huán)氧樹(shù)脂具有密度小、附著力強(qiáng)、良好的耐輻射性等優(yōu)點(diǎn)。
[0030]優(yōu)化的方案中，在每個(gè)屏蔽單元中，表層為電磁波吸收層，底層為電磁波反射層；且最底層電磁波反射層中混合氈為100wt%的短切碳纖維，不含有短切玻璃纖維。進(jìn)一步優(yōu)化方案，電磁波梯度反射層中的混合租短切碳纖維質(zhì)量百分含量依次為5%、10%、15%和100%。
[0031]本發(fā)明電磁屏蔽復(fù)合材料的制備過(guò)程:
[0032]將環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、碳黑按質(zhì)量比100:24:6混合，攪拌均勻后采用真空輔助成型導(dǎo)入玻璃纖維氈中，浸潤(rùn)后于室溫(25°C)固化，脫模得到單層電磁波吸收層；
[0033]將短切碳纖維和短切玻璃纖維分別按質(zhì)量比5:95,10:90,15: 85和O: 100 ；在打漿機(jī)中混合均勾，制得不同碳纖維含量的混合租，碳纖維含量分別為5%、10%、15%和100%。將環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑按質(zhì)量比100:24混合，攪拌均勻后采用真空輔助成型分別導(dǎo)入到4種碳纖維含量的混合纖維氈中，浸潤(rùn)后于室溫(25°C)固化，脫模得到4種單層電磁波反射層；
[0034]將4層電磁波吸收層和4層電磁波反射層交替疊加，沿著電磁波入射方向，混合氈，碳纖維含量分別為5 %、10 %、15 %和100 %，電磁波反射層用環(huán)氧樹(shù)脂將它們粘結(jié)起來(lái)，在室溫(25°C)下模壓固化，得到電磁屏蔽復(fù)合材料。
[0035]得到的各層電磁波吸收層厚度為0.18mm，各層電磁波反射層厚度為0.26mm，屏蔽材料厚度為1.82mm，在3.22到4.6GHz時(shí)，該材料的屏蔽效能可達(dá)60dB以上。因而，該屏蔽材料具有較高的屏蔽效能。
[0036]參照附圖2所示，本發(fā)明多層吸收和梯度反射電磁屏蔽復(fù)合材料，由于材料吸收層與反射層之間的阻抗不匹配，入射的電磁波會(huì)產(chǎn)生多重反射，增加了電磁波在材料中的傳播路徑，多重反射損耗和吸收損耗的增加使得材料的屏蔽效能變大;而梯度結(jié)構(gòu)的反射層，降低了反射層與吸收層間的阻抗差異，使得電磁波不會(huì)因反射而過(guò)快的逃出屏蔽材料，可以更多的進(jìn)入下一屏蔽單元，進(jìn)一步提高了材料的屏蔽效能。因而，該結(jié)構(gòu)的屏蔽材料具有較好的屏蔽性能。
[0037]通過(guò)改變電磁波吸收層的碳黑含量、厚度，電磁波梯度反射層的碳纖維含量、厚度，以及屏蔽單元的疊加數(shù)都可以進(jìn)一步調(diào)整屏蔽材料的屏蔽性能，使其滿(mǎn)足特定頻段對(duì)屏蔽性能的需求。因而，該屏蔽材料具有良好的可設(shè)計(jì)性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于由表及里米用電磁波吸收層和電磁波反射層交替疊加;一層電磁波吸收層和下方的一層電磁波反射層構(gòu)成一個(gè)屏蔽單元； 所述電磁波吸收層采用基體樹(shù)脂、纖維載體與電磁吸收功能體復(fù)合而成； 所述電磁波反射層采用基體樹(shù)脂、電磁反射功能體復(fù)合而成;所述電磁反射功能體為短切碳纖維和短切玻璃纖維混合的混合氈;其中，疊加的電磁波反射層中短切碳纖維質(zhì)量百分含量沿電磁波入射方向梯度升高。2.如權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于所述屏蔽單元為3-5個(gè)。3.如權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于所述電磁吸收功能體為羰基鐵粉、導(dǎo)電炭黑、石墨或碳化娃。4.如權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于所述基體樹(shù)脂為不飽和聚酯樹(shù)月旨、乙烯基酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂或聚酰亞胺樹(shù)脂。5.如權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于所述纖維載體為玻璃纖維氈;纖維長(zhǎng)度為6mm，單絲直徑為6?7μπι，面密度為30 土 3g/m2。6.如權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于所述電磁屏蔽復(fù)合材料最底層的電磁波反射層中反射功能體為I OOwt %的短切碳纖維。7.如權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于所述短切碳纖維長(zhǎng)度為5?8mm，單絲直徑為6?7μηι ；所述短切玻璃纖維長(zhǎng)度為5?8mm，單絲直徑為9?13μηι。8.如權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于所述電磁波反射層沿電磁波入射方向短切碳纖維在混合租中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)梯度分布為:5%、10%、15%和100%。9.如權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于所述電磁波反射層沿電磁波入射方向短切碳纖維在混合氈中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)梯度分布為:3%、8%、13%和100%。10.如權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽復(fù)合材料，其特征在于所述電磁波反射層沿電磁波入射方向短切碳纖維在混合氈中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)梯度分布為:4%、9%、14%和100%。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電磁屏蔽復(fù)合材料。采用電磁波吸收層和電磁波反射層交替疊加作為電磁屏蔽功能體；電磁波吸收層采用基體樹(shù)脂、纖維載體與電磁吸收功能體復(fù)合而成；電磁波反射層采用基體樹(shù)脂、電磁梯度反射功能體復(fù)合而成；疊加的電磁波反射層中短切碳纖維質(zhì)量百分含量沿電磁波入射方向梯度升高。本發(fā)明電磁屏蔽復(fù)合材料使得入射的電磁波產(chǎn)生多重反射，增加了電磁波在材料中的傳播路徑，多重反射損耗和吸收損耗的增加使得材料的屏蔽效能變大；且梯度結(jié)構(gòu)的反射層使得電磁波不會(huì)因反射而過(guò)快的逃出屏蔽材料，可以更多的進(jìn)入下一屏蔽單元，進(jìn)一步提高了材料的屏蔽效能。
【IPC分類(lèi)】H05K9/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105555112
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610044032
【發(fā)明人】王鈞, 陳潤(rùn)華, 楊小利
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日