专利名称：一种低反射的高效电磁屏蔽材料的制作方法
技术领域：
本发明属于电磁屏蔽材料技术领域，特别涉及用于电磁辐射环境治理的功能型复合材料。
背景技术：
随着电子设备的大量使用，造成电磁波的辐射，该辐射形成的空间污染对电子设备的安全正确运行和人们的身体健康造成了极大危害，因此对电磁辐射的治理日益重要。电磁屏蔽材料是有效治理电磁波的危害，屏蔽电磁波干扰的重要手段。传统电磁屏蔽的方法是采用金属板材，但金属板材存在重量重，难于安装和密封等固有缺点，使它的应用受到了限制。同时由于金属板材的电磁屏蔽主要依靠对电磁波的反射，而反射电磁波会造成二次污染，因此也不是一种环境友好的电磁屏蔽材料。开发新型电磁屏蔽材料是目前研究的热点。2003年9月10日公开的中国专利03121536. X “有机/无机复合电磁波吸收剂屏蔽涂层材料”，提出了有机/无机复合电磁波吸波及屏蔽涂料的构成模式。此方法需要采用比较复杂的工艺过程来将导电聚合物包覆在软磁金属粉末之外，形成一种复合的结构。这种方法的难度在于包覆的厚度和均匀程度难以控制，生产过程难以实现；而且当聚合物包覆后会导致电导率降低，而难以得到高效电磁屏蔽性能。2005年3月23日公开了中国专利1597308A “一种有机/无机多层混合电磁波屏蔽材料的制备方法”，其中提出了直接混合的简单制备方法，但需要利用多层涂层进行复合来提高吸收和屏蔽效能，这种方式会增加涂层厚度，从而导致涂层与基体的结合力变差和成本提高。而且对于此种生产方式，专利中仅提出了利用Fe、Ni和Co三种纯金属粉末和其合金粉末，没有考虑不同电磁特性材料的复合效应和低反射特性，也难以获得高效屏蔽效能。因此在上述两项专利技术明显存在两方面的问题，其一，导电聚合物包覆金属粉末的生产方式复杂难以控制；其二，主要采用了纯金属粉末Fe、Ni和Co及其合金，难以获得闻导电率和闻磁导率的综合性能，从而不能得到具有闻效屏蔽效能，并同时具有低反射闻吸收的特性。采用纯金属屏蔽组分的电磁屏蔽材料只能获得单一的电磁性能，为求得高的屏蔽效果往往需要高的反射损耗，而反射损耗将导致较大的二次污染。
发明内容
I.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中采用单一导电填料难以获得宽频高效的屏蔽效能的缺点，提供了一种低反射的高效电磁屏蔽材料，本发明以低反射(低二次污染)的环境友好高效电磁屏蔽材料为目标，提出利用具有不同电磁特性的材料之间的复合效应，以高电导率的金属粉末材料对电磁波的反射、高磁导率的铁磁材料对电磁波的涡流衰减和高分子介电材料对电磁波的介电损耗，实现对电磁波的高效电磁屏蔽。其技术关键在于根据材料的电磁特性选用了不同的材料，通过实验对比分析，确定了优化的成分配比方案，利用不同电磁特性材料的复合效应，可以降低材料的电导率而增加磁损耗和介电损耗，从而保证在不降低电磁屏蔽效能的基础上，减少对电磁波的反射，降低了二次污染，制得了环境友好的高效电磁屏蔽材料。2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为
本发明的一种低反射的高效电磁屏蔽材料，包括由不同电磁特性的材料组成的复合电磁屏蔽组分。其中包括相对电导率> O. 02的具有高电导率特性的镍、银或铜等金属粉末、相对磁导率> I的具有高磁导率特性的铁磁材料粉末、以及具有高介电损耗特性的高分子介电材料，如导电聚苯胺。上述材料可以以不同的比例混合取得具有不同电磁屏蔽特性的 系列电磁屏蔽材料。选用不同的材料成分配比，可以使电磁屏蔽材料取得不同的电导率和磁导率以及介电常数，从而可以在不同的频段实现高效电磁屏蔽，并且可以通过调整成分，改变对电磁波的反射和吸收的相对比例，达到控制电磁屏蔽效能和降低二次污染的目的。不同电磁特性的成分配比可以根据电磁屏蔽要求进行组合，以达到最优的性价比。为了保证具有足够的电磁屏蔽效能，高电导率金属粉末的体积比例应在70%_97%之间；高磁导率的铁磁材料粉末的体积比例在1%_29%之间；高分子介电材料的体积比例在1%-29% 之间。为了达到形成到点网络的要求和降低材料的使用量，在复合电磁屏蔽组分中所采用的高电导率金属粉末的直径在2-20微米；所采用的高磁导率的铁磁材料粉末的直径在2-20微米；所采用的高分子介电材料可以采用液体状或聚苯胺粉末，粉末的直径在1-50微米。在电磁屏蔽材料的制备过程中，由不同电磁特性的材料构成的复合电磁屏蔽组分与基体材料混合制备成电磁屏蔽涂料。基体材料由树脂或油漆组成。其中复合电磁屏蔽组分的体积分数为5%-40%，基体材料体积分数为60%-95%。本发明的电磁屏蔽材料的制备方法是首先将需要复合的不同电磁特性的粉末按照要求的比例进行混合，然后进行超声分散和均匀化，得到均匀的混合粉末后加入基体材料搅拌均匀，放入球磨设备进行球磨，球磨的时间大于20分钟，得到电磁屏蔽材料。本发明采用优化的工艺参数进行混合、搅拌和球磨来取得要求的性能，这种复合电磁屏蔽材料的制备方法仅仅通过各种材料的简单机械混合而得到了复合效应，单层涂层即可实现高效电磁屏蔽，具有工艺简单、易于控制和使用便利等优点。3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果
(1)高效宽频严格按照中华人民共和国国家军用标准GJB6190-2008 “电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法”测试，在国标规定的测试频率范围(30-1500MHZ)全部达到70-100dB，为B级广品，除工业和民用闻效电磁屏蔽应用之外，可用于航空航天和国防应用；
(2)低二次污染通过复合效应在保证高效电磁屏蔽的基础上，减少对电磁波的反射而增加对电磁波的吸收，达到减少二次污染的目标；在具有较高方阻(单位面积的阻抗)的条件下，取得优异的电磁屏蔽效能；
(3)轻质、低成本、无污染通过成分优化和生产工艺优化，不采用银等贵金属原料而取得高效电磁屏蔽效能；并在保证电磁屏蔽效能的基础上，减少了金属组分的含量，达到了轻质的目的；生产使用过程中无污染；(4)使用方便，适用性强本发明的电磁屏蔽材料为一种功能涂料，涂料可涂覆于大部分塑料、建筑物的墙壁、木材等基材上，实现电磁屏蔽的目的。
具体实施例方式为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。实施例I
本实施例中相对电导率> 0. 02的金属粉末选用金属镍粉,相对磁导率> I的铁磁材料粉末选用铁钴合金粉末，高分子介电材料选用导电聚苯胺粉末。选用2微米直径的金属镍粉，3微米直径的铁钴合金粉末以及2微米的导电聚苯胺粉末，按照金属镍粉占复合电磁屏蔽组分体积比为70%，铁钴合金粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为17%和导电聚苯胺占复合电磁屏蔽组分体积比为13%的比例进行复合。将上述粉末按比例混合后，利用超声波分散仪分散20分钟，得到均匀的复合电磁屏蔽组分。加入丙烯酸树脂为基体材料。复合 电磁屏蔽组分与丙烯酸树脂的体积比分别为15. 5%和84. 5%。将混合后的胶体放入行星式球磨机球磨I小时得到本发明的电磁屏蔽涂料。按照中华人民共和国国家军用标准GJB6190-2008，将屏蔽涂料用喷涂设备喷涂在直径为115毫米的树脂基片上用于测试屏蔽效能。经测试该试样在30MHz-1500MHz的频率范围内其屏蔽效能为70_85dB，经计算吸收部分的强度损耗为25%以上。而目前市场上的相似产品的电磁屏蔽效能完全由对电磁波的反射实现，具有较大的二次污染。实施例2
本实施例中相对电导率> 0. 02的金属粉末选用不锈钢粉末,相对磁导率> I的铁磁材料粉末选用铁镍粉末，高分子介电材料选用导电聚苯胺粉末。选用10微米直径的不锈钢粉末，8微米直径的铁镍粉末和25微米的经盐酸掺杂的导电聚苯胺粉末，按照不锈钢粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为83%，铁镍粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为8. 5%和聚苯胺粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为8. 5%的比例进行复合。将上述粉末按比例混合后，利用超声波分散仪分散20分钟，得到均匀的复合电磁屏蔽组分。加入油漆为基体材料。复合电磁屏蔽组分与油漆的体积比分别为18%和82%。将混合后的胶体放入行星式球磨机球磨I小时得到电磁屏蔽涂料。按照中华人民共和国国家军用标准GJB 6190-2008，将屏蔽涂料用喷涂设备喷涂在直径为115毫米的树脂基片上用于测试屏蔽效能。经测试该试样在30MHz-1500MHz的频率范围内其屏蔽效能为71_92dB，经计算吸收部分造成的强度损耗为29%以上。实施例3
本实施例中相对电导率> 0. 02的金属粉末选用银包铜粉末,相对磁导率> I的铁磁材料粉末选用铁锌粉末，高分子介电材料选用导电聚苯胺粉末。选用20微米直径的银包铜粉末，20微米直径的铁锌粉末和50微米的经樟脑磺酸掺杂的导电聚苯胺粉末，按照银包铜粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为70%，铁锌粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为29%和聚苯胺粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为1%的比例进行复合。将上述粉末按比例混合后，利用超声波分散仪分散20分钟，得到均匀的复合电磁屏蔽组分。加入丙烯酸树脂为基体材料。复合电磁屏蔽组分与丙烯酸树脂的体积比分别为40%和60%。将混合后的胶体放入行星式球磨机球磨45分钟得到电磁屏蔽涂料。按照中华人民共和国国家军用标准GJB6190-2008，将屏蔽涂料用喷涂设备喷涂在直径为115毫米的树脂基片上用于测试屏蔽效能。经测试该试样在30MHz-1500MHz的频率范围内其屏蔽效能为65_83dB，经计算吸收部分造成的强度损耗为17%以上。实施例4
本实施例中相对电导率> 0. 02的金属粉末选用金属镍粉,相对磁导率> I的铁磁材料粉末选用铁镍粉末，高分子介电材料选用导电聚苯胺粉末。选用6微米直径的金属镍粉，2微米直径的铁镍粉末和I微米的经樟脑磺酸掺杂的导电聚苯胺粉末，按照金属镍粉占复合电磁屏蔽组分体积比为97%，铁镍粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为2%和聚苯胺粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为1%的比例进行复合。将上述粉末按比例混合后，利用超声波分散 仪分散20分钟，得到均匀的复合电磁屏蔽组分。加入丙烯酸树脂为基体材料。复合电磁屏蔽组分与丙烯酸树脂的体积比分别为5%和95%。将混合后的胶体放入行星式球磨机球磨45分钟得到电磁屏蔽涂料。按照中华人民共和国国家军用标准GJB 6190-2008，将屏蔽涂料用喷涂设备喷涂在直径为115毫米的树脂基片上用于测试屏蔽效能。经测试该试样在30MHz-1500MHz的频率范围内其屏蔽效能为70_100dB，经计算吸收部分造成的强度损耗为12%以上。实施例5
本实施例中相对电导率> 0. 02的金属粉末选用金属镍粉,相对磁导率> I的铁磁材料粉末选用铁镍粉末，高分子介电材料选用导电聚苯胺粉末。选用10微米直径的金属镍粉，16微米直径的铁镍粉末以及30微米的导电聚苯胺粉末，按照金属镍粉占复合电磁屏蔽组分体积比为70%，铁镍粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为1%，导电聚苯胺粉末占复合电磁屏蔽组分体积比为29%的比例进行复合。将上述粉末按比例混合后，利用超声波分散仪分散20分钟，得到均匀的复合电磁屏蔽组分。加入丙烯酸树脂为基体材料。复合电磁屏蔽组分与丙烯酸树脂的体积比分别为12%和88%。将混合后的胶体放入行星式球磨机球磨45分钟得到电磁屏蔽涂料。按照中华人民共和国国家军用标准GJB 6190-2008，将屏蔽涂料用喷涂设备喷涂在直径为115毫米的树脂基片上用于测试屏蔽效能。经测试该试样在30MHz-1500MHz的频率范围内其屏蔽效能为70_100dB，经计算吸收部分造成的强度损耗为8%以上。
权利要求
1.一种低反射的高效电磁屏蔽材料，其特征在于，包括由不同电磁特性的材料组成的复合电磁屏蔽组分，该复合电磁屏蔽组分由相对电导率> O. 02的金属粉末、相对磁导率^ I的铁磁材料粉末以及高分子介电材料组成，上述不同电磁特性的材料以不同的比例混合取得具有不同电磁屏蔽特性的电磁屏蔽材料。
2.根据权利要求I所述的一种低反射的高效电磁屏蔽材料，其特征在于，所述的复合电磁屏蔽组分中，金属粉末的体积比在70%-97%之间；铁磁材料粉末的体积比在1%_29%之间；高分子介电材料的体积比在1%_29%之间。
3.根据权利要求I或2所述的一种低反射的高效电磁屏蔽材料，其特征在于，所采用的金属粉末的直径在2-20微米；所采用的铁磁材料粉末的直径在2-20微米；所采用的高分子介电材料的直径在1-50微米。
4.根据权利要求3所述的一种低反射的高效电磁屏蔽材料，其特征在于，由不同电磁特性的材料构成的复合电磁屏蔽组分与基体材料混合制备成电磁屏蔽材料，其中复合电磁屏蔽组分的体积分数为5%-40%，基体材料体积分数为60%-95%，基体材料由树脂或油漆组成。
全文摘要
本发明公开了一种低反射的高效电磁屏蔽材料，属于电磁屏蔽材料技术领域。本发明包括由不同电磁特性的材料组成的复合电磁屏蔽组分，该复合电磁屏蔽组分由相对电导率≥0.02的金属粉末、相对磁导率≥1的铁磁材料粉末以及高分子介电材料组成，其中金属粉末的体积比在70%-97%之间；铁磁材料粉末的体积比在1%-29%之间；高分子介电材料的体积比在1%-29%之间。本发明通过复合效应在保证高效电磁屏蔽的基础上，减少对电磁波的反射而增加对电磁波的吸收，达到减少二次污染的目标，根据中华人民共和国国家军用标准GJB6190-2008，在30-1500MHz的电磁波频率范围，屏蔽效能达到60dB以上(B级)。
文档编号C09D5/32GK102964899SQ20121045367
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者朱国辉 申请人:马鞍山绿盾防护材料科技有限公司