专利名称：电磁波吸收制品及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种应对电磁噪声的电磁波吸收制品及其制造方法。
背景技术：
目前，电磁兼容问题是人类所面临的难题之一。它影响着电子设备的安全与可靠 性，同时也在危害着人类身体健康。电磁兼容问题引起了世界各国的重视，特别是近几十年 以来，进行了大量的研究工作并取得一定的成果。 解决电磁兼容问题有电磁屏蔽和电磁吸收两种方式。电磁屏蔽是使用屏蔽材料将 电磁波限制在一定空间内而达到防护目标的一种措施；电磁吸收是将电磁波能量转化为热 能或其他形式能量而消除电磁辐射的一种措施。近些年来，电磁波吸收薄片(二维电磁波 吸收制品)由于二次辐射小而引起广泛的关注。 —般来说，电磁波吸收薄片是由具有吸波性能的吸波剂与高分子材料复合而成的 薄片状制品。由于近场电磁波的磁场分量大，损耗主要以磁损耗为主，吸波剂一般为磁性材 料。考虑到退磁场以及趋肤深度，一般将吸波剂制成大纵横比的扁平型粉末或大长径比的 纤维。 扁平型粉末在电磁波吸收薄片的面内取向分布，有利于提高磁导率及填充率(参 见日本发明专利公开号JP2000004097A)。日本发明专利JP11074140A公开了一种扁平型 粉末在面内取向的方法挤压成型。通过挤压，扁平型粉末在面内取向分布，有利于提高磁 导率。受加工方式的影响，该方法得不到高填充率的电磁波吸收薄片。
中国发明专利公开号CN1586098A公开了一种获得高填充率电磁波吸收薄片的 方法，填充率高达75vol. %，具体工艺如下先将扁平型粉末绝缘包覆；随后经过轧制工 艺，将扁平型粉末塑性变形、相互结合、取向分布。然而该工艺仅适用于具有较好的塑性变 形能力的吸波剂材料。 涂布工艺也被用来制备电磁波吸收薄片。将吸波剂分散到高分子涂料中，制备出 浆料，然后在某种基材上涂布，加热使溶剂挥发，成膜得到电磁波吸收薄片，该方法能够获 得较高填充率(约50vol. % )、厚度很薄(0. lmm)的电磁波吸收薄片(参见日本发明专利 JP2000243615A、 JP2006207001A)。该工艺能够获得取向度很好的电磁波吸收薄片，其原理 简述如下浆料粘度很小，涂布到基材上时，由于重力和刮刀的剪切力，扁平型粉末吸波剂 贴在基材上，这样实现取向分布。然而，该工艺存在两方面的问题一方面，该工艺要消耗大 量的具有一定毒性的有机溶剂，如二甲苯、甲苯、异丙醇、氮-氮二甲基甲酰胺等，如不注意 回收和做好防护措施，会污染环境和危害操作人员身体健康；另一方面，该工艺对纤维吸波 剂的分散效果并不理想。 以上工艺都是用来制备吸波剂取向型的电磁波吸收薄片，对于制备其它形状较复 杂的三维电磁波吸收制品是不适用的。在电磁兼容领域，采用电磁屏蔽装置来解决电磁干 扰问题。中国发明专利公开号CN101150123A公开了一种具有电磁屏蔽罩盖的半导体封装 结构。该电磁屏蔽罩盖设于该两基板之间，以屏蔽该两基板的芯片间的电磁干扰。电磁屏蔽装置能够有效地消除该装置两侧的电磁干扰，但对同一侧的芯片，可能会加剧电磁干扰， 这是因为电磁屏蔽装置将电磁波的能量大部分反射，吸收的部分很少。如果电磁屏蔽装置 采用具有吸波性能的材料来制作，能够达到既不透射也不反射的效果，该类装置在本发明 中称为三维电磁波吸收制品。注射成型成型工艺通常并不适合于制备电磁波吸收制品，因 为在如此得到的电磁波吸收制品中吸波剂是杂乱分布的。 综上所述，现有技术中用于制备电磁波吸收制品的工艺通常无法得到在吸波剂填 充率和吸波剂取向分布两方面均良好的电磁波吸收制品，因此所得电磁波吸收制品的吸波 性能不佳，导致其无法理想地应用于目标用途。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使吸波剂良好取向分布的制造方法以及采用该
方法制备的电磁波吸收制品。 本发明者在寻求吸波剂取向分布的制造方法过程中，发明了一种能够满足不同形
状的吸波剂取向分布，而且能够成型电磁波吸收制品的制造方法。其中，吸波剂类型包括扁
平型粉末和纤维两类；电磁波吸收制品包含二维和三维结构，二维结构的电磁波吸收制品 也称为电磁波吸收薄片，三维结构的电磁波吸收制品为类似于电磁屏蔽罩盖的制品，例如 电子设备的壳体。 本发明的三维电磁波吸收制品制造方法包括以下工序提供扁平型粉末吸波剂或 者纤维吸波剂；将扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材 料预先混合得到混合物；和将混合物装入模具中进行旋转模塑成型；脱模后即可得到吸波 剂在其中取向分布的三维电磁波吸收制品。 本发明的二维电磁波吸收制品的制造方法包括以下工序提供扁平型粉末吸波剂 或者纤维吸波剂；将扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子 材料预先混合得到混合物；将混合物装入圆筒形模具中，并以圆筒形模具的中心轴进行单 轴旋转进行旋转模塑成型，脱模后得到管状中间体；将所述管状中间体沿母线方向切开得 到二维薄片；和对一个所述二维薄片或多个所述二维薄片的叠层体进行层压，通过控制层 压期间的温度和压力得到目标厚度的二维电磁波吸收制品。 在预先混合工序之前，优选对扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂进行去应力热处 理和/或绝缘包覆处理。为了保证高分子材料具有足够的流动性，在预定的旋转模塑成型 加工温度下，热塑性高分子材料的熔融指数优选大于5g/10min(按标准ASTM D 1238测 定)。 在旋转模塑成型工序中，通过控制温度使得高分子材料处于熔融状态从而具有流 动性；通过控制转速，使得扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在离心力作用下取向分布，相 互紧密排列。高分子材料的流动性主要是通过提高加工温度来控制。为了获得较好的流 动性，旋转模塑成型期间的温度优选在100-45(TC范围内，且更优选在150-35(TC范围内。 吸波剂的取向分布、相互紧密排列是靠离心力来实现的；并且离心力越大，取向度越好，吸 波剂排列越紧密。为此，要求控制转速，使得吸波剂所受的离心力大于1G(G为吸波剂的重 力)。如果转速过大，会造成两方面的问题，一是对电机要求太高，二是吸波剂严重偏聚。因 此有必要控制转速，使得吸波剂所受的离心力小于IOOG。优选地，在旋转模塑成型中，吸波剂所受的重力为5-50G。为了降低工艺的难度以及满足高速旋转，可在旋转模塑成型中使模 具绕单轴旋转。 在制备二维电磁波吸收制品中的层压成型工序中，是将所得旋转模塑中间体(比
如管状中间体)剪开，放入层压模具中，加热加压从而将旋转模塑中间体成型为厚度精确
控制、表面粗糙度小的电磁波吸收薄片。层压成型工序中只需要高分子材料具有一定可塑
性，因此不需要很高的温度。在层压成型工序中，加热温度优选设定为120-250°C。 本发明中所使用的扁平型粉末吸波剂可由任何具有电磁波吸收性能的材料制成。
优选地，本发明中所使用的扁平型粉末吸波剂由选自铁基、钴基和镍基非晶合金的一种或
多种材料制成。 本发明中所使用的纤维吸波剂可由具有软磁性能的金属丝制成。优选地，本发明 中所使用的纤维吸波剂为玻璃包覆的铁基、钴基或镍基非晶合金的金属纤维，或者是这些 纤维的组合。 本发明电磁波吸收薄片的制造方法无需使用有机溶剂来制备浆料，因此能够实现 清洁生产，这也是本发明方法的显著优点。 在本发明方法中，用于进行旋转模塑成型的高分子材料是热塑性塑料、热塑性弹 性体、液态树脂或其组合。具体地，所述热塑性塑料包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙 烯、氯化聚乙烯、尼龙、聚碳酸脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、纤维素、聚苯乙烯或聚苯 硫醚。所述热塑性弹性体包括但不限于聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体或 聚烯烃类热塑性弹性体。所述液态树脂包括但不限于浇注型聚氨酯、环氧树脂或有机硅树 脂。 通过本发明的上述电磁波吸收薄片制造方法，能够获得一种电磁波吸收薄片，其 特征在于扁平扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。扁平扁平型
粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向度e满足80°《e《90° ，其中取向度
e的定义如下扁平型粉末吸波剂平面或纤维吸波剂纵向与该吸波剂位置处的电磁波吸
收制品法线的夹角(如图6所示)。 通过本发明的上述三维电磁波吸收制品制造方法，能够获得一种电磁波吸收制 品，其特征在于该电磁波吸收制品具有三维形状结构，扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂 在高分子基体中取向分布。扁平扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向度
9满足80°《e《90° 。 本发明的电磁波吸收制品具有以下共同特征扁平型粉末吸波剂的厚度为 0. 1 ii m-l ii m，纵横比D/t (D :所述扁平型粉末吸波剂的直径，t :所述扁平型粉末吸波剂的 厚度)10-500。纤维吸波剂平均直径D为5 ii m < D《15 ii m，长径比L/D (L :所述纤维吸波 剂的长度，D :所述纤维吸波剂的直径)为100-5000。此外，所述扁平型粉末吸波剂和纤维 吸波剂的取向度。 考虑到吸波效果和成型工艺，本发明的电磁波吸收制品中吸波剂的总填充率(扁 平型粉末吸波剂和纤维吸波剂)优选在10vol. % -50vol. %范围内。填充率与吸波剂的比 表面积(单位体积的表面积)有关，比表面积越大，所能得到的最大填充率越小。
图1为本发明电磁波吸收薄片的制造工序示意图。
图2为本发明旋转模塑工序中吸波剂的取向过程示意图。 图3为本发明的填充率为20 %的电磁波吸收制品的截面图(扫描电镜背散射电子 成像)。 图4为本发明实施例1中离心力为10G时得到的填充率为35%的电磁波吸收薄片 的截面图(扫描电镜背散射电子成像)。 图5为实施例1中电磁波吸收薄片的平行于其表面的截面图(扫描电镜背散射电 子成像)。 图6为吸波剂取向度的表征参数e的示意图。 图7为吸波剂处于完全取向分布状态的电磁波吸收薄片的截面示意图。
图8为三维电磁波吸收制品——防电磁干扰罩盖的制造工序图。
图9为实施例1中水雾化法制备的磁性粉末的扫描电镜形貌图。
图10为实施例1中制备的扁平型粉末的扫描电镜形貌图。 图11为实施例1中通过不同离心力制备的电磁波吸收薄片的复数磁导率实部的 频率特性。 图12为实施例3中通过气雾化法制备的FeNi5。磁性粉末的扫描电镜形貌图。
图13为实施例3中制备的扁平型FeNi5。磁性粉末的扫描电镜形貌图。
图14为实施例4中纤维吸波剂填充的电磁波吸收薄片的Su参数频率特性。
图15为实施例4中纤维吸波剂填充的电磁波吸收薄片的S21参数频率特性。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步说明本发明。在本说明书中，为简便起见，当提及"吸波剂 /粉末的纵横比"时，意指吸波剂/粉末中所含颗粒的平均纵横比；类似地，当提及"纤维吸 波剂的长径比"时，意指纤维吸波剂中所含纤维的平均长径比。 如图1所示，电磁波吸收薄片的制造方法具有以下工序将已处理好的扁平型粉 末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合；将混合物装 入模具中进行旋转模塑成型，如图l(a)-(d);将旋转模塑成型制品进行层压成型工序如图 1 (e)-(f)。在预先混合工序中，将已进行去应力热处理和/或绝缘包覆的扁平型粉末吸波 剂或者纤维吸波剂与高分子材料预先混合。这里的高分子材料为能够进行旋转模塑成型的 热塑性高分子粉末料，粉末直径最好小于500 ii m ;直径越小，与吸波剂混合均匀性越好，同 时流动性好，有利于模塑成型。到目前为止，能够进行旋转模塑成型的热塑性高分子材料包 括热塑性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、尼龙、聚碳酸脂、丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物、纤维素、聚苯乙烯、聚苯硫醚等；热塑性弹性体，如聚氨酯类热塑性弹性 体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体等。随着技术的发展，能够进行旋转模 塑成型的热塑性高分子材料在不断增多。为了保证高分子材料的流动性，热塑性高分子材 料的熔融指数优选大于5g/10min (按标准ASTM D1238测定)。熔融指数越大，流动性越好， 越有利于旋转模塑变形。为了获得高填充率的电磁波吸收薄片，需要利用具有高熔融指数 的热塑性高分子材料。为了保证电磁波吸收薄片的柔性，高分子材料的硬度最好能够小于100 (邵氏A硬度)，优选为小于80 (邵氏A硬度)。 如图l(a)-(d)所示，为了降低工艺的难度以及满足高速旋转，旋转模塑成型中模 具绕单轴旋转。此工序中，高温使得高分子材料处于熔融状态，具有流动性，高分子材料附 着在模具内壁。如图2所示，由于模具的高速旋转，使得扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波 剂在离心力作用下具有统一的取向，从而实现取向分布。只要离心力大于吸波剂在高分子 基体中运动的阻力，吸波剂会一直朝模具内表面方向移动。吸波剂在高分子基体中运动的 阻力与高分子的熔体指数有关。为了获得较高的填充率，各类热塑性高分子材料的旋转模 塑温度有必要控制在IO(TC以上。温度过高会引起高分子材料的热降解，因此温度不要超 过45(TC。对于绝大多数热塑性高分子材料，旋转模塑温度在150-35(TC范围内。吸波剂的 取向分布、相互紧密排列程度与离心力关系密切离心力越大，取向度越好，吸波剂排列越 紧密。为此，要求控制转速，使得吸波剂所受的离心力大于1G(G为吸波剂的重力)。如果 转速过大，会造成两方面的问题一是对电机要求太高，二是吸波剂严重偏聚。因此有必要 控制转速，使得吸波剂所受的离心力小于IOOG。作为更优选的方案，吸波剂所受离心力为 5G-50G。旋转模塑的加工温度和旋转速度是相互影响的，对同种热塑性高分子材料，随着加 工温度的提高，熔体指数也会提高，吸波剂在高分子基体中取向和紧密排列的阻力减小，所 需的离心力也减小。维持旋转模塑成型处理一定时间以使吸波剂充分取向分布和紧密排列 后，在维持模具旋转的同时冷却模具。充分冷却后停止旋转，脱模得到管状旋转模塑制品。 这时，可能会发现紧贴模具的表面吸波剂填充率很高，这不影响电磁波吸收薄片的制造。可 能还会发现自由表面很粗糙，这也不影响电磁波吸收薄片的制造。 正如本申请中所使用的和本领域技术人员所公知的，旋转模塑又称为滚塑。本发 明并不要求旋转模塑的旋转轴必须为双轴或双轴以上，当旋转轴为单轴时，可视为离心浇 铸或旋转铸塑。 如图l(e)-(f)所示，在层压成型工序中，将管状旋转模塑制品剪开，在紧贴模具 的一面加上一层同种高分子材料的薄膜，厚度最好小于20 ii m，放入层压模具中，加热加压， 旋转模塑制品成型为厚度精确控制，表面粗糙度小的电磁波吸收薄片。层压成型工序中只 需要高分子材料具有一定可塑性，不需要很高的温度，加热温度优选为120-250°C 。
图3和图4是通过上述方法制备的电磁波吸收制品的截面图(扫描电镜背散射电 子成像)，白色的为扁平型粉末吸波剂，灰色的为高分子基体。从图中可以看出，扁平型粉末 吸波剂的取向分布非常好。图5为图4中同一电磁波吸收薄片的平行于薄片表面的截面图 (扫描电镜背散射电子成像)。从图中可以看出，扁平型粉末吸波剂平面与电磁波吸收薄片 表面是大体平行的。为了表征吸波剂的取向度，我们用扁平型粉末吸波剂平面或纤维吸波 剂纵向与该吸波剂位置处的电磁波吸收制品法线的夹角(如图6所示)来表述；例如，当吸 波剂处于完全取向状态，如图7所示，取向度为90。。吸波剂在成型过程中受到巨大的离心 力作用，取向度达到很高的水平，取向度9能够满足80°《e《90° 。随着取向度增加， 电磁波吸收薄片的磁导率也会随着增加。 三维电磁波吸收制品制造方法与电磁波吸收薄片的制造方法大体相同，存在以下 几个差异(l)在旋转模塑成型中，模具必须绕双轴旋转；(2)不需层压成型工序，能够使用 热固性树脂；(3)三维电磁波吸收制品不需要有一定的柔性，因此能使用的高分子材料范 围更广。这里的三维电磁波吸收制品优选是解决电磁兼容问题而设计的罩盖类、壳体类制品，比如在两芯片间安置一罩盖，以消除两芯片间的电磁干扰，并且消除芯片内部的电磁干 扰。目前使用较多的是电磁屏蔽罩，该类制品采用良导体制备，能够消除两芯片间的电磁干 扰；但对同一芯片，可能会加剧电磁干扰。图8描绘了三维电磁波吸收制品——防电磁干扰 罩盖的制造工序图。具体的制造工序如下将高分子材料与吸波剂混合，装入模具中(图 8 (a))，旋转模塑成型，混合物均匀附着模具内壁(图8 (b))，脱模(图8 (c))，即可得到三维 电磁波吸收制品。图8(d)表述了防电磁干扰罩盖的应用——防止两电路板芯片间的电磁 干扰。 通过挤出、注射工艺，也能成型三维电磁波吸收制品，但无法保证扁平型粉末吸波 剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。通过旋转模塑成型，实现扁平型粉末吸波剂 或者纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。吸波剂的取向分布能够使得制品具有较高的 结构强度，这是复合结构材料领域的技术人员所公知的。高分子基体材料可选自下列中的 一种或多种热塑性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、尼龙、聚碳酸脂、丙烯 腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物、纤维素、聚苯乙烯、聚苯硫醚等；热塑性弹性体，如聚氨酯类热 塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体等；以及液态树脂，如浇注型 聚氨酯、环氧树脂、有机硅树脂等。为了保证能够顺利成型，热塑性树脂的熔融指数必须大 于5g/10min (按标准ASTM D1238测定)。 扁平型粉末吸波剂优选是扁平型粉末状的具有软磁性能的铁基、钴基、镍基合金 粉末。扁平型粉末吸波剂的厚度控制在lPm以下，能够有效抑制涡流的产生，从而降低对 电磁波的反射；另一方面，通过球磨的方法难以获得厚度小于O. lym以下的扁平型粉末。 扁平型粉末吸波剂的纵横比D/t(D :所述扁平型粉末吸波剂的直径，t :所述扁平型粉末吸 波剂的厚度)小于10时，由于退磁场较大，吸波效果不明显，大于500时，吸波剂直径太大， 对电磁波反射很强。纤维吸波剂优选是具有软磁性能的金属丝，如玻璃包覆的铁基、钴基、 镍基非晶合金纤维等，受技术水平的限制，该类纤维的平均直径D为5i!m〈D《15iim， 实验结果显示，当长径比L/D(L :所述纤维吸波剂的长度，D :所述纤维吸波剂的直径)小于 100时，吸波效果不明显；长径比大于5000时，纤维长度过长，影响成型工艺并且不利于取 向分布。 综合考虑到吸波效果和成型工艺，吸波剂的总填充率(扁平型粉末吸波剂和纤维 吸波剂)优选在10vo1. %-50vol. %范围内。当填充率低于10vo1. %，吸波效果有限，当填 充率大于50vol. %时，需要高分子材料具有非常高的熔融指数和很高的旋转速度；另外， 吸波剂填充率过高时，会造成旋转模塑制品强度的下降，带来脱模困难、制品无法满足使用 等问题。 —般来说，电磁波吸收薄片的填充率优选在35vol. % -50vol. %范围内，三维电 磁波吸收制品的填充率优选在10vol. % -40vol. %范围内。这是从两方面考虑的结果一 是制造方法，电磁波吸收薄片采用单轴旋转，能达到很高的转速，后续还经过层压工艺，能 够改善表面质量，而三维电磁波吸收制品直接采用双轴旋转模塑成型，难以获得高的填充 率；二是使用角度，电磁波吸收薄片使用时不需要太高的结构强度，而三维电磁波吸收制品 往往需要承受一定的负荷，必须有一定的结构强度，填充率不宜过高。
实施例1 采用水雾化法制备Fe74Cr2M02Sn2P1QSi6B2C2软磁粉末，其显微形貌如图9所示，粉末中的颗粒近似为球形。以无水乙醇为分散介质，在转速为400rpm行星式球磨机中球磨16h， 其显微形貌如图IO所示，近球形粉末转变为扁平型粉末。所得扁平型粉末的平均厚度约为 0. 8-1 m，纵横比约为10-80 (该粉末中可能存在极少量的不规则小颗粒，由于其含量极少 因此不会显著影响产品的吸波性能)。随后，将该粉末在真空热处理中进行热处理，工艺参 数为在44(TC下保温1小时。采用环氧树脂和低分子聚酰亚胺对粉末进行绝缘包覆，具体操 作方式如下将环氧树脂、低分子聚酰亚胺按质量比3 : 2溶入丙酮中，充分溶解后加入扁 平型粉末， 一边搅拌一边加热，待丙酮全部挥发，扁平型粉末表面包覆一薄层的环氧树脂。 这样，完成扁平型粉末吸波剂的制备。 如图1所示的工序，将扁平型粉末吸波剂与500微米的线性低密度聚乙烯混合，填
充率为35vol. %。线性低密度聚乙烯的熔融指数为18g/min(按标准ASTM D1238测定)。
装入圆筒模具中，升高温度至15(TC，旋转模具，使得吸波剂的离心力为5G。 吸波剂的离心力通过公式F 二m"、计算出来，其中m为吸波剂质量，"为模具旋
转的角速度，r为模具的半径。 旋转30min后，开始冷却模具，温度为4(TC时，停止旋转，脱模，得到管状制品。将 其从沿轴向剪开，放入0. 8mm厚的层压模具中，温度120°C ，压力20MPa，层压6min，然后冷却 脱模得到0. 8mm厚的电磁波吸收薄片。将其冲裁成外径7mm，内径3mm的圆环状样品，采用 Agilent E5071B矢量网络分析仪测量其电磁参数的频率特性。
将吸波剂的离心力分别调整为10G、50G，分别重复上述步骤。 将扁平型粉末吸波剂与线性低密度聚乙烯混合，直接采用模压的方法制备圆环状 样品，采用Agilent E5071B矢量网络分析仪测量其电磁参数的频率特性。该方法制备的样 品，吸波剂为无规分布。 对离心力为10G条件下制备的电磁波吸收薄片，用扫描电镜观察其横截面和平行 表面的截面，结果如图4、5所示，吸波剂的取向度很好。 电磁参数的测量结果如图11所示，随着离心力的增大，电磁波吸收薄片的复数磁 导率实部(lOMHz)由无取向时的20，依次增加到27、33、35。该结果表明，吸波剂取向分布
能够提高电磁波吸收薄片的磁导率。
实施例2 采用实施例1相同的方法，制备出扁平型粉末吸波剂。将其以填充率为20vol. % 与双组分液态有机硅树脂进行混合，按照图8的制造工序制备三维电磁波吸收制品。该工 艺采用双轴旋转，两轴的转速都为100rpm。室温下固化成型6h。脱模，得到三维电磁波吸 收制品。 用扫描电镜观察其横截面，如图3所示，吸波剂呈取向分布。
实施例3 为了得到填充率为50vol. %的电磁波吸收薄片，进行了以下实验。
考虑到吸波剂中不定形的小颗粒会降低电磁波吸收薄片的填充率，采用塑性好的 FeN"。气雾化粉末(形貌如图12所示)进行球磨。工艺以无水乙醇为分散介质，在转速 为400rpm行星式球磨机中球磨12h，其显微形貌如图13所示，近球形粉末转变为扁平型粉 末，其厚度约为0. 6-0. 8ym，长径比约为50-200。采用流动性很好的浇注型聚氨酯作为高 分子基体，与扁平型粉末吸波剂进行混合，装入旋转模具中成型，离心力为50G。旋转30分钟后，加热模具至80。并保温2h，使得聚氨酯交联固化成型。冷却模具，停止旋转。脱模发 现有些扁平型粉末吸波剂脱落在模具表面上，所得制品结构强度较差。(注图3属于实施 例2，本实施例只是为了说明填充率的上限)
实施例4 采用泰勒纺丝法制备Co66Fe4V2Si12B16玻璃包覆非晶丝，玻璃包覆层平均厚度为 5ym，内芯直径为lOym。将其剪成长度为5mm(长径比500)的纤维，制备出纤维吸波剂。
如图1所示的工序，将扁平型粉末吸波剂与粒度为500微米的线性低密度聚乙烯 混合，填充率为45vol. %。线性低密度聚乙烯的熔融指数为18g/min(按标准ASTM D1238 测定)。装入圆筒模具中，升高温度至15(TC，旋转模具，使得吸波剂的离心力为IOG。
旋转30min后，开始冷却模具，温度为40°C时，停止旋转，脱模，得到管状制品。将 其从沿轴向剪开，上下表面叠上一层20 ii m后的聚乙烯薄膜，放入0. 8mm厚的层压模具中， 温度12(TC，压力20MPa，层压6min，然后冷却脱模得到0. 8mm厚的电磁波吸收薄片。所得电 磁波吸收薄片表面光滑，无纤维突出。 该电磁波吸收薄片的吸波剂很长，难以冲裁出外径7mm，内径3mm的圆环状样品， 因而无法得出其电磁参数，但可以按照IEC 62333-2的微带线模型来测量反射系数(Sn)、 传输系数(S21)。 测量结果如图14、15所示，结果表明，通过旋转模塑成型工艺，能将纤维吸波剂制 备出性能良好的电磁波吸收薄片。
权利要求
一种三维电磁波吸收制品的制造方法，包含如下工序提供扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂；将扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合得到混合物；和将所述混合物装入模具中进行旋转模塑成型，脱模后即可得到吸波剂取向分布于其中的三维电磁波吸收制品。
2. —种二维电磁波吸收制品的制造方法，其中所述二维电磁波吸收制品为电磁波吸收薄片，所述制造方法包含如下工序提供扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂；将扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合得到混合物；将所述混合物装入圆筒形模具中，并以圆筒形模具的中心轴进行单轴旋转以便进行旋转模塑成型，脱模后得到管状中间体；将所述管状中间体沿母线方向切开得到二维薄片；禾口对一个所述二维薄片或多个所述二维薄片的叠层体进行层压，通过控制层压期间的温度和压力得到目标厚度的电磁波吸收薄片。
3. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于，在所述预先混合工序之前，还包括对所述扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂进行预处理的步骤，所述预处理步骤包括去应力热处理和/或绝缘包覆处理。
4. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于在所述旋转模塑成型期间的加热温度为100-450°C。
5. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于在所述旋转模塑成型期间的加热温度为150-350°C。
6. 根据权利要求1的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于在所述旋转模塑成型中，旋转轴为双轴。
7. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述旋转模塑成型中，吸波剂所受的离心力为1G-100G。
8. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述旋转模塑成型中，吸波剂所受的离心力为5G-50G。
9. 根据权利要求2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于在所述的层压成型中，加热温度设定为120-250°C。
10. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述扁平型粉末吸波剂由选自铁基、钴基和镍基非晶合金的一种或多种材料制成。
11. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述扁平型粉末吸波剂的厚度为0. 1 ii m-1 ii m。
12. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述扁平型粉末吸波剂的纵横比为10-500。
13. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述纤维吸波剂由具有软磁性能的金属丝制成。
14. 根据权利要求13的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述纤维吸波剂为玻璃包覆的铁基、钴基或镍基非晶合金的金属纤维，或者是这些纤维的组合。
15. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述纤维吸波剂的平均直径D满足5iim<D《15iim。
16. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其中所述纤维吸波剂的长径比为100-5000。
17. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于在吸波剂与高分子材料的混合物中，吸波剂的填充率在10vol. % -50vol. %范围内。
18. 根据权利要求1或2的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述高分子材料是热塑性塑料、热塑性弹性体、液态树脂或它们的组合。
19. 根据权利要求18的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述热塑性塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、尼龙、聚碳酸脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、纤维素、聚苯乙烯、和聚苯硫醚。
20. 根据权利要求18的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述热塑性弹性体选自聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体和聚烯烃类热塑性弹性体。
21. 根据权利要求18的电磁波吸收制品的制造方法，其特征在于所述液态树脂选自浇注型聚氨酯、环氧树脂和有机硅树脂。
22. —种电磁波吸收制品，该电磁波吸收制品按照权利要求1-21中任一项的方法制成，其特征在于扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。
23. 根据权利要求22的电磁波吸收制品，其特征在于所述扁平型粉末吸波剂或者纤维吸波剂在高分子基体中的取向度e满足80°《e《90° ，其中取向度e定义为扁平型粉末吸波剂平面或纤维吸波剂纵向与该吸波剂位置处的电磁波吸收制品法线的夹角。
24. 根据权利要求22的电磁波吸收制品，其特征在于吸波剂的总填充率在10vol. % -50vol. %范围内。
全文摘要
本发明旨在提供一种制造电磁波吸收制品的方法以及采用该方法制备的电磁波吸收制品。本发明的方法包括将扁平型粉末吸波剂或纤维吸波剂与能够进行旋转模塑成型的高分子材料预先混合，然后装入模具中，进行旋转模塑成型。通过控制温度和转速使得扁平型粉末吸波剂或纤维吸波剂在高分子基体中取向分布。配合使用层压成型工艺，可以制造厚度精确控制的二维电磁波吸收制品；通过模具设计，可以得到多种三维电磁波吸收制品。
文档编号B29C41/04GK101740142SQ20091023825
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者刘天成, 刘开煌, 卢志超, 周少雄, 张亮, 张俊峰, 李德仁, 陈征 申请人:安泰科技股份有限公司