一种复合屏蔽材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种复合屏蔽材料，包括按重量份计：膨胀石墨100份；片状磁粉100～900份；分散剂0.6～2份；橡胶100份；硫化剂0.3～2份。本发明还公开了一种复合屏蔽材料的制备方法。本发明所制备的复合屏蔽材料，具有高电磁性能和高屏蔽性能等特点，能够在GHz频段具有良好的吸波性能。
【专利说明】
一种复合屏蔽材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于电磁兼容技术领域，具体涉及一种复合屏蔽材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的迅速发展，各种电子电器大量使用，电磁干扰和电磁福射污染已 成为一种环境公害。利用电磁屏蔽材料反射或吸收电磁波，可以减小这些危害。常用的电磁 屏蔽材料以金属为主，一般使用板材、带材或者涂料形式，这些材料在很多领域有广泛应 用，但是也存在一些不足，如密度大、施工复杂、质地坚硬较难成型等。因此，研究质轻、柔 软、高屏蔽效能的复合材料具有较强的应用价值。膨胀石墨密度小、质量轻、热稳定性和化 学稳定性良好，具有非常好的应用潜力。
[0003] 膨胀石墨由鳞片石墨插层化合物急剧受热膨胀而得，在膨胀石墨的纳米层间有大 量开放的孔道，这些空间可以用来寄宿磁性颗粒。由于石墨呈化学惰性，使得磁性颗粒-膨 胀石墨具有良好的导电性，其电磁屏蔽效能在1~2GHz范围特别优异。
[0004] 膨胀石墨的电磁屏蔽效应主要来源于其很高的反射电磁波的能力，而电磁波的反 射率于频率有关，频率越尚反射率越尚，故膨胀石墨的电磁屏蔽效能随着电磁波频率的降 低而急剧减小。而电磁吸收损耗与屏蔽材料的相对电导率及相对磁导率的乘积有关，因此， 相对磁导率较高的金属颗粒主要通过吸收电磁辐射而屏蔽电磁波，故在较低的频率也有较 好的屏蔽效能，为此，可以制备磁性颗粒-膨胀石墨复合材料，其中磁性颗粒起吸收电磁辐 射的作用，而膨胀石墨起反射电磁辐射的作用，从而使复合材料可能在较宽的频率范围具 有良好的电磁屏蔽效能。此外，膨胀石墨轻质、柔软、抗腐蚀、价格低廉，其复合材料可能比 常规的高分子电磁屏蔽复合材料具有更好的应用潜力。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种在最大程度提尚材料电磁性能的基础上，提尚材料的屏蔽效 能，使其能够在GHz频段具有良好的电磁波屏蔽性能的复合屏蔽材料。
[0006] 本发明的另一目的在于提供上述的复合屏蔽材料的制备方法。
[0007] 本发明的目的通过下述技术方案实现:一种复合屏蔽材料，包括按重量份计： 膨胀石墨 100份； 片状磁粉 100~900份；
[0008] 分散剂 0.6~2份； 橡胶 100份； 硫化剂 0.3~2份。
[0009] 所述膨胀石墨的厚度为0.5~15μηι，长度为50~200μηι。
[0010] 所述片状磁粉为Fe-Si-Al，磁粉中Fe含量为78~90%^含量为5~12%41含量 为3~10%，片状磁粉的厚度在0.3~5μπι，长度为10-100μπι。
[0011] 所述分散剂包括三油酸甘油酯、苯磺酸、磷酸酯和失水山梨醇三油酸酯中的一种。
[0012] 所述橡胶包括丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶和顺丁橡胶中的一 种。
[0013] 所述硫化剂包括过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、己二胺基甲酸盐和亚甲基氨 基甲酸盐中的一种。
[0014] 所述膨胀石墨和片状磁粉的混合物为二元混合物，二元混合物与橡胶的质量比为 10:1~2:1〇
[0015] 所述片状磁粉与膨胀石墨的质量比为：（9:1)~（1:1)。
[0016] 上述复合屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
[0017] 1)膨胀石墨制备：取100重量份可膨胀石墨，置于600~800°C的马弗炉中，0.5~ 2min后取出，然后放置于保温箱中，保温温度为400°C以下，保温时间为4~6min，最后制得 膨胀石墨；
[0018] 2)二元混合物制备：取步骤1)制得的膨胀石墨100重量份及片状磁粉100~900重 量份，然后加入到均质搅拌机中，并加入分散剂〇. 6~2重量份，搅拌时间为1~3小时，使混 合物混合均匀，再将混合物烘干；
[0019] 3)取步骤2)制得的混合物为二元混合物，二元混合物与橡胶的质量比为10:1~2: 1放入密炼机中密炼，密炼温度为80~100 °C，密炼时间为20~40分钟，然后加入硫化剂0.3 ~2重量份，再密炼20~40分钟；
[0020] 4)取步骤3)制得的混合物，将混合物放入开炼机中开炼，在50 °C以下开炼5次以上 后，再将混合物放入粉碎机中破碎造粒，混合物的粒径在〇. 5mm~2mm;
[0021] 5)取步骤4)制得的颗粒状混合物，将颗粒状混合物放入压延机中压延成型，压延 温度为40~70°C，通过调整辊距，制备出1.0mm厚度的电磁屏蔽片；
[0022] 6)取步骤5)制得的电磁屏蔽片，将电磁屏蔽片放入平板硫化机中进行硫化，硫化 温度为150~180 °C，压力为3~7MPa，硫化10~360s，然后取出裁片，将电磁屏蔽片冲裁成直 径为133mm的圆片。
[0023] 所述步骤1)中膨胀石墨的厚度为0.5~15μπι，长度为50~200μπι，步骤2)中片状磁 粉为Fe-Si-Al，磁粉中Fe含量为78~90%，Si含量为5~12%，A1含量为3~10%，片状磁粉 的厚度在0.3~5μπι，长度为10-100μπι。
[0024] 所述分散剂包括三油酸甘油酯、苯磺酸、磷酸酯和失水山梨醇三油酸酯中的一种； 橡胶包括丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶和顺丁橡胶中的一种;硫化剂包括 过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、己二胺基甲酸盐和亚甲基氨基甲酸盐中的一种。
[0025] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0026] 本发明所制备的复合屏蔽材料，具有高电磁性能和高屏蔽性能，通过选取合适的 吸收剂片状Fe-Si-Al磁粉、膨胀石墨及橡胶并通过调节材料的配方及制备工艺条件，并在 最大程度提高材料电磁性能的基础上提高材料的屏蔽效能，使其能够在GHz频段具有良好 的电磁波屏蔽性能。本发明在膨胀石墨的纳米层间大量开放的孔道中填充片状Fe-Si-Al磁 粉并采用压延工艺制备复合材料，该制备工艺简单，可大规模生产，产品厚度均匀，并且表 面平整，产品外观优良。此外压延成型可连续生产，自动化程度高，效率高并且复合材料密 度小、质量轻、热稳定性和化学稳定性良好，价格低廉，电磁屏蔽效能优异，比常规的高分子 电磁屏蔽复合材料具有更好的应用潜力。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明中实施例3的屏蔽效能测试图；
[0028] 图2为本发明中实施例4的屏蔽效能测试图；
[0029]图3为本发明中实施例5的屏蔽效能测试图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0031] 实施例1
[0032] -种复合屏蔽材料，包括按重量份计： 膨胀石墨 100份； 片状磁粉 100份；
[0033] 分散剂 0.6份； 橡胶 100份; 硫化剂 0.3份。
[0034] 所述膨胀石墨的厚度为0·5μηι，长度为50μηι。
[0035] 所述片状磁粉为Fe-Si-Al，磁粉中Fe含量为78%，Si含量为12%，A1含量为10%， 片状磁粉的厚度在〇·3μηι，长度为ΙΟμπι。
[0036] 本实施例中的分散剂为三油酸甘油酯;橡胶为丁腈橡胶;硫化剂为过氧化二异丙 苯。
[0037] 本实施例中的膨胀石墨和片状磁粉的混合物为二元混合物，二元混合物与橡胶的 质量比为2:1;片状磁粉与膨胀石墨的质量比为:1:1。
[0038] 上述复合屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
[0039] 1)膨胀石墨制备：取100重量份可膨胀石墨，置于600°C的马弗炉中，0.5min后取 出，然后放置于保温箱中，保温温度为400°C以下，保温时间为4min，最后制得膨胀石墨；
[0040] 2)二元混合物制备：取步骤1)制得的膨胀石墨100重量份及片状磁粉100重量份， 然后加入到均质搅拌机中，并加入分散剂0.6重量份，搅拌时间为1小时，使混合物混合均 匀，再将混合物烘干；
[0041] 3)取步骤2)制得的混合物为二元混合物，二元混合物与橡胶的质量比为2:1放入 密炼机中密炼，密炼温度为80 °C，密炼时间为20分钟，然后加入硫化剂0.3重量份，再密炼20 分钟；
[0042] 4)取步骤3)制得的混合物，将混合物放入开炼机中开炼，在50 °C以下开炼5次以上 后，再将混合物放入粉碎机中破碎造粒，混合物的粒径在〇. 5mm;
[0043] 5)取步骤4)制得的颗粒状混合物，将颗粒状混合物放入压延机中压延成型，压延 温度为40 °C，通过调整辊距，制备出1.0mm厚度的电磁屏蔽片；
[0044] 6)取步骤5)制得的电磁屏蔽片，将电磁屏蔽片放入平板硫化机中进行硫化，硫化 温度为150 °C，压力为3MPa，硫化10s，然后取出裁片，将电磁屏蔽片冲裁成直径为133_的圆 片。
[0045] 实施例2
[0046] -种复合屏蔽材料，包括按重量份计： 膨胀石墨 100份； 片状磁粉 900份；
[0047] 分散剂 2份； 橡胶 100份; 硫化剂 2份。
[0048] 本实施例中的膨胀石墨的厚度为15μπι，长度为200μπι;片状磁粉为Fe-Si-Al，磁粉 中Fe含量为90%，Si含量为5%，A1含量为5%，片状磁粉的厚度在5μπι，长度为100μπι。
[0049] 本实施例中的分散剂为苯磺酸;橡胶为乙丙橡胶;硫化剂为过氧化二苯甲酰。
[0050] 本实施例中的膨胀石墨和片状磁粉的混合物为二元混合物，二元混合物与橡胶的 质量比为10:1;片状磁粉与膨胀石墨的质量比为:9:1。
[0051 ]上述复合屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
[0052] 1)膨胀石墨制备：取100重量份可膨胀石墨，置于800°C的马弗炉中，2min后取出， 然后放置于保温箱中，保温温度为400°C以下，保温时间为6min，最后制得膨胀石墨；
[0053] 2)二元混合物制备：取步骤1)制得的膨胀石墨100重量份及片状磁粉900重量份， 然后加入到均质搅拌机中，并加入分散剂2重量份，搅拌时间为3小时，使混合物混合均匀， 再将混合物烘干；
[0054] 3)取步骤2)制得的混合物为二元混合物，二元混合物与橡胶的质量比为10:1放入 密炼机中密炼，密炼温度为100°C，密炼时间为40分钟，然后加入硫化剂2重量份，再密炼40 分钟；
[0055] 4)取步骤3)制得的混合物，将混合物放入开炼机中开炼，在50 °C以下开炼5次以上 后，再将混合物放入粉碎机中破碎造粒，混合物的粒径在2_;
[0056] 5)取步骤4)制得的颗粒状混合物，将颗粒状混合物放入压延机中压延成型，压延 温度为70°C，通过调整辊距，制备出1.0mm厚度的电磁屏蔽片；
[0057] 6)取步骤5)制得的电磁屏蔽片，将电磁屏蔽片放入平板硫化机中进行硫化，硫化 温度为180°C，压力为7MPa，硫化360s，然后取出裁片，将电磁屏蔽片冲裁成直径为133mm的 圆片。
[0058] 实施例3
[0059] 取3000份可膨胀石墨（简称Kp)置于700°C的马弗炉中，lmin后取出即得到膨胀石 墨，记作EG。将片状FeSiAl磁粉(900份)和膨胀石墨（100份）（质量比为9:1)加入到均质搅拌 机中，并加入适量的乙醇和分散剂三油酸甘油酯2份，搅拌2h，使混合物混合均匀，再将混合 物烘干。分别选用氟橡胶、片状FeSiAl磁粉、过氧化二异丙苯(DCP)作为基体、吸收剂和硫化 剂。
[0060]将100份氟橡胶与1000份片状FeSiAl磁粉与膨胀石墨混合物放入密炼机中密炼， 密炼温度为90°C，密炼30分钟后加入4份硫化剂过氧化二异丙苯(DCP)，再密炼30分钟。将混 合物取出后放入开炼机中开炼，在50°C下开炼5次后，再将混合物放入粉碎机中破碎造粒， 混合物的粒径在0.5mm~2mm。然后颗粒状混合物放入压延机中压延成型，压延温度为60°C， 通过调整辑距，制备出1. 〇mm厚度的电磁屏蔽片。最后电磁屏蔽片放入平板硫化机中进行硫 化，硫化温度为170 °C，压力为5MPa，硫化15s后取出裁片。将噪音抑制片冲裁成直径为133_ 的圆片用于屏蔽效能测试。屏蔽性能测试采用KeySight N5232A网络分析仪与同轴法兰夹 具组成的屏蔽效能测量系统来测量样品1M~3GHz频率的屏蔽效能S21。屏蔽效能测试结果如 图1所示，随着频率的增大，样品的屏蔽效能S 21逐渐减小，当频率为3GHz时，样品的的屏蔽效 能最小，达到_25dB。
[0061 ] 实施例4
[0062] 本实施例与实施例3不同之处在于:本实施例中的膨胀石墨与片状FeSiAl磁粉质 量为1:1;如图2所示，随着频率的增大，样品的屏蔽效能S 21逐渐减小，当频率为3GHz时，样品 的的屏蔽效能最小，达到-31.2dB。
[0063] 实施例5
[0064] 本实施例与实施例3不同之处在于:本实施例中的硫化温度为175°C;如图3所示， 随着频率的增大，样品的屏蔽效能S21逐渐减小，当频率为3GHz时，样品的的屏蔽效能最小， 达到-32.5dB。此时样品的制备工艺最优，屏蔽效能S 21最好。
[0065] 实施例6~15
[0066] 实施例6~15与实施例3不同之处在于，如下表所不：
[0069]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，
[0067]
[0068] 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种复合屏蔽材料，其特征在于，包括按重量份计： 膨胀石墨 丨OO份； 片状磁粉 100~900份； 分散剂 0,6~2份:； 橡胶 100份； 硫化剂 0.3~2份。2. 根据权利要求1所述的复合屏蔽材料，其特征在于:所述膨胀石墨的厚度为〇. 5~15μ m，长度为50~200μηι。3. 根据权利要求2所述的复合屏蔽材料，其特征在于:所述片状磁粉为Fe-Si-Al，磁粉 中Fe含量为78~90%，Si含量为5~12%，A1含量为3~10%，片状磁粉的厚度在0.3~5μπι， 长度为1〇 -1〇〇Μ?。4. 根据权利要求1所述的复合屏蔽材料，其特征在于:所述分散剂包括三油酸甘油酯、 苯磺酸、磷酸酯和失水山梨醇三油酸酯中的一种。5. 根据权利要求1所述的复合屏蔽材料，其特征在于:所述橡胶包括丁腈橡胶、乙丙橡 胶、氟橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶和顺丁橡胶中的一种。6. 根据权利要求1所述的复合屏蔽材料，其特征在于：所述硫化剂包括过氧化二异丙 苯、过氧化二苯甲酰、己二胺基甲酸盐和亚甲基氨基甲酸盐中的一种。7. 根据权利要求1所述的复合屏蔽材料，其特征在于:所述膨胀石墨和片状磁粉的混合 物为二元混合物，二元混合物与橡胶的质量比为10:1~2:1;片状磁粉与膨胀石墨的质量比 为:（9:1)~(1:1) 〇8. 根据权利要求1~7任一项所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤： 1) 膨胀石墨制备:取100重量份可膨胀石墨，置于600~800 °C的马弗炉中，0.5~2min后 取出，然后放置于保温箱中，保温温度为400°C以下，保温时间为4~6min，最后制得膨胀石 墨； 2) 二元混合物制备:取步骤1)制得的膨胀石墨100重量份及片状磁粉100~900重量份， 然后加入到均质搅拌机中，并加入分散剂0.6~2重量份，搅拌时间为1~3小时，使混合物混 合均匀，再将混合物烘干； 3) 取步骤2)制得的混合物为二元混合物，二元混合物与橡胶的质量比为10 :1~2 :1放 入密炼机中密炼，密炼温度为80~100°C，密炼时间为20~40分钟，然后加入硫化剂0.3~2 重量份，再密炼20~40分钟； 4) 取步骤3)制得的混合物，将混合物放入开炼机中开炼，在50°C以下开炼5次以上后， 再将混合物放入粉碎机中破碎造粒，混合物的粒径在0.5mm~2mm; 5) 取步骤4)制得的颗粒状混合物，将颗粒状混合物放入压延机中压延成型，压延温度 为40~70°C，通过调整辑距，制备出I .Omm厚度的电磁屏蔽片； 6) 取步骤5)制得的电磁屏蔽片，将电磁屏蔽片放入平板硫化机中进行硫化，硫化温度 为150~180°C，压力为3~7MPa，硫化10~360s，然后取出裁片，将电磁屏蔽片冲裁成直径为 133mm的圆片。9. 根据权利要求8所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中膨胀石 墨的厚度为〇 · 5~15μπι，长度为50~200μπι，步骤2)中片状磁粉为Fe-Si-Al，磁粉中Fe含量为 78~90%，Si含量为5~12%，A1含量为3~10%，片状磁粉的厚度在0.3~5μπι，长度为10-IOOym 010. 根据权利要求7所述的复合屏蔽材料的制备方法，其特征在于:所述分散剂包括三 油酸甘油酯、苯磺酸、磷酸酯和失水山梨醇三油酸酯中的一种;橡胶包括丁腈橡胶、乙丙橡 胶、氟橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶和顺丁橡胶中的一种;硫化剂包括过氧化二异丙苯、过氧化二 苯甲酰、己二胺基甲酸盐和亚甲基氨基甲酸盐中的一种。
【文档编号】C08L23/16GK106009111SQ201610552490
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】郝斌, 刘立东, 叶怡婷
【申请人】横店集团东磁股份有限公司