专利名称：一种电磁屏蔽用多孔结构复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料的制备方法，特别是一种轻型具有一定反射和吸收电磁波能力的高效电磁屏蔽复合材料的制备方法，属于复合材料领域。
背景技术：
随着科学技术和电子工业的发展，各种电子仪器设备的应用日益增多，导致电子辐射增加，电磁干扰日益突出，并对许多电子设备和系统的正常运转产生影响，同时电磁波对人类工作和生活环境的污染日益增加，威胁着人类健康。另外，电磁波的辐射泄露，也会导致某些国防和军事信息的泄密。经文献检索发现，关于电磁屏蔽复合材料的制备方法，有不少文献报导。如中国专利CN1553765 “电磁屏蔽吸收结构型海绵状泡沫合金网复合材料”，其特点在于，其结构是以海绵状泡沫无序镍铜金属合金网为骨架与高分子材料复合而成。由于以镍铜金属为材料，制备成本较高。美国专利 US2007/0277705A1 "Carbonized shaped polymeric foam EMI shielding enclosures”，其特点是以聚合物泡沫为原料经高温无氧碳化制备电磁屏蔽材料，由于使用聚合物泡沫，成本较高。中国专利03141800“电磁屏蔽复合材料的制备方法”，其特点是将木质材料催化碳化并表面涂敷树脂涂层制备具有高吸收低反射能力的电磁屏蔽材料，由于需要浸渍磁性金属盐和后续树脂涂敷处理，操作较为繁琐。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种轻质、具有一定反射和吸收电磁波能力的高效电磁屏蔽复合材料的制备方法。本发明的技术方案是，采用生物质材料与颗粒状造孔剂混压固化成型，在无氧条件下高温造孔并烧成处理，即得到电磁屏蔽复合材料。具体包括以下制备步骤
(1)将生物质材料干燥至含水量彡15%，在无氧条件下，以5 20°C/min的升温速率自室温升至300 500°C，并恒温处理1 5h ；
(2)将步骤(1)中得到的生物质材料颗粒尺寸控制在<12目，并与粒度为0. 105、. 7mm 的颗粒状固体造孔剂按质量比1:广4:1混合；
(3)将液体树脂和溶剂按质量比3:7 7:3充分溶解混合，得到的混合物再与质量为 0. 3倍液体树脂的液体固化剂充分混合；
(4)将步骤(2)中制得的混合料和步骤(3)中制得的混合液按固液混合比0.5 1 :lg/ ml充分混合，并在温度为10 30°C、压力为5-9MPa条件下按现有技术进行成型处理，成型时间5 20min，然后将温度升至2(Tl00°C进行固化处理，固化时间8 Mh ；
(5)在无氧条件下，以1 20°C/min的升温速率将温度升至800 1200°C，并恒温处理1 5h，自然冷却至室温后得到多孔电磁屏蔽复合材料。所述步骤(1)中的生物质材料是指农业废弃物稻壳、稻草、谷糠、高粱壳、秸秆等，或者林业废弃物木屑、锯末等。
所述的步骤(2)中的颗粒状固体造孔剂是抗压强度为5、MPa、升温可以完全气化或分解的颗粒状固体造孔剂碳酸氢铵、氯化铵或其混合物。所述步骤(3)中的液体树脂为酚醛树脂(固含量> 80.596，黏度(25°C) 800cs (厘施)，残炭彡42%,水分彡5% ；)、液体环氧树脂(环氧值(当量/100克)0. 41 0. 47 ；软化点12 20°C )或其混合物，溶剂为丙酮(浓度彡99. 5%)、乙醇(浓度彡99. 7%) 或其混合物；液体固化剂为YT-I热固性酚醛树脂低毒固化剂。本发明具备以下效果和优点
本发明制备的电磁屏蔽复合材料成本低廉、工艺简单，具有密度低、重量轻、超宽频率范围内屏蔽效果高的特点，同时本发明制备的电磁屏蔽复合材料还具有超宽频率范围内吸收、反射电磁波的效果，有效地解决了多数电磁屏蔽材料以电磁波的反射为主，只在某些频段范围内屏蔽有效的弊端。本发明制备的电磁屏蔽材料可以应用于抗电磁干扰、电磁污染、通信和信息安全技术领域中的宽频电磁屏蔽材料，在电子、电气、通信、国防领域有着良好的应用前景，如可应用于各类电子和电气产品，如电视、音响、VCD、电脑、游戏机、微波炉中，可以使电磁波泄露降到国家卫生安全限值，确保人体健康，同时还可以有效地防止电磁波干扰而产生的电子和电力设备误动作，将其用于高功率雷达、微波医疗器械、微波粉碎机等，能保护操作人员免受电磁辐射危害；同时，本发明的电磁屏蔽复合材料可用于消除城市高大建筑物反射电磁波造成的通信和导航系统的电磁干扰。本发明的有益效果制备的电磁屏蔽复合材料在130MHz 1. 8GHz的频率范围内具有35dB以上屏蔽效果；利用升温和恒温过程中造孔剂的挥发和分解造孔，控制孔隙率为 11 42%,孔径为0. 105 0. 7mm、孔隙分布均勻。
具体实施例方式实施例中涉及的液体酚醛树脂(固含量> 80. 596，黏度(25°C)800cs (厘施)，残炭彡42%,水分彡5% ；)；液体环氧树脂(环氧值(当量/100克)0. 41 0. 47 ；软化点12 200C )；丙酮(浓度》99. 5%)；乙醇(浓度》99. 7%)；液体固化剂为YT-1热固性酚醛树脂低毒固化剂。实施例1
(1)在无氧条件下，将松木锯末干燥至含水率为15%，然后以5°C/min的升温速率自室温升至300°C，并恒温处理5h ；
(2)将步骤(1)中得到的生物质材料颗粒尺寸控制在<12目，并与粒度为0. 105、. 7mm 的颗粒状固体造孔剂氯化铵按质量比3:1混合；
(3)将液体酚醛树脂和丙酮溶剂按质量比4:5充分溶解混合，得到的混合物再与质量为0. 3倍液体酚醛树脂的液体固化剂充分混合；
(4)将步骤(2)中制得的混合料和步骤(3)中制得的混合液按固液比0.5g/ml充分混合，并在30°C和7MPa压力下保压10分钟后，于50°C固化12小时成型；
(5)在无氧条件下，以20°C/min的升温速率将温度升至800°C，并恒温处理5h，自然冷却至室温后得到厚度为8mm、在130MHz 1. 8GHz的频率范围内具有35dB以上屏蔽效果的多孔结构块体电磁屏蔽用炭材料。
实施例2:
(1)将松木锯末、谷糠、高粱壳、木屑、秸秆的混合物干燥至含水率为10%，在无氧条件下，以10°C /min的升温速率自室温升至400°C，并恒温处理3h ；
(2)将步骤(1)中得到的生物质材料颗粒尺寸控制在<12目，并与粒度为0. 105 0. 154mm的颗粒状固体造孔剂碳酸氢铵按质量比2:1混合均勻；
(3)将液体环氧树脂和乙醇按质量比4:5充分溶解混合，混合物再与质量为0.3倍液体环氧树脂的液体固化剂充分混合；
(4)将步骤(2)中制得的混合料和步骤(3)中制得的混合液按固液比0.6: lg/ml充分混合，并在20°C和9MPa压力下保压5分钟后，于20°C固化M小时成型；
(5)在无氧条件下，以10°C/min的升温速率将温度升至1000°C，并恒温处理3h，自然冷却至室温后得到厚度为8mm、在130MHz 1. 8GHz的频率范围内具有40dB以上屏蔽效果的多孔结构块体电磁屏蔽用炭材料。实施例3:
(1)将松木锯末、稻壳、稻草和谷糠的混合物干燥至含水率为12%，在无氧条件下，以 200C /min的升温速率自室温升至500°C，并恒温处理Ih ；
(2)将步骤(1)中得到的生物质材料颗粒尺寸控制在彡12目，并与粒度为0.6、.7mm 的颗粒状固体造孔剂碳酸氢铵按质量比1:1混合均勻；
(3)先将液体酚醛树脂与环氧树脂的混合，再将丙酮和乙醇混合，然后将两种混合物按质量比7:3充分溶解混合，最后再与质量为0. 3倍液体酚醛树脂和环氧树脂混合物的液体固化剂充分混合；
(4)将步骤(2)中制得的混合料和步骤(3)中制得的混合液按固液比l:lg/ml充分混合，并在10°C和5MPa压力下保压20分钟后，于100°C固化8小时成型；
(5)在无氧条件下，以1°C/min的升温速率将温度升至1200°C，并恒温处理lh，自然冷却至室温后得到厚度为8mm、在130MHz 1. 8GHz的频率范围内具有45dB以上屏蔽效果的多孔结构块体电磁屏蔽用炭材料。实施例4:
(1)将松木锯末干燥至含水率为13%，在无氧条件下，以19°C/min的升温速率自室温升至500°C，并恒温处理Ih ；
(2)将步骤(1)中得到的生物质材料颗粒尺寸控制在<12目，并与粒度为0. 6 0. 7mm 的颗粒状固体造孔剂氯化铵按质量比1:1混合均勻；
(3)将液体酚醛树脂和丙酮溶剂按质量比7:3充分溶解混合，得到的混合物再与质量为0. 3倍液体酚醛树脂的液体固化剂充分混合；
(4)将步骤(2)中制得的混合料和步骤(3)中制得的混合液按固液比0.8 lg/ml充分混合，并在10°C和9MPa压力下保压10分钟后，于100°C固化12小时成型；
(5)在无氧条件下，以10°C/min的升温速率将温度升至1200°C，并恒温处理lh，自然冷却至室温后得到厚度为8mm、在130MHz 1. 8GHz的频率范围内具有50dB以上屏蔽效果的多孔结构块体电磁屏蔽用炭材料。
对比例1 除了未加造孔剂外，原料和处理工艺与实施例3相同，制备得到厚度为8mm的块体炭材料，在130MHz 1. 8GHz的频率范围内，屏蔽效果在30dB以下。对比例2 除了未加造孔剂外，原料和处理工艺与实施例2相同，制备得到厚度为 8mm的块体炭材料，在130MHz 1. 8GHz的频率范围内，屏蔽效果在35dB以下。对比例3 除了未加造孔剂外，原料和处理工艺与实施例3相同，制备得到厚度为 8mm的块体炭材料，在130MHz 1. 8GHz的频率范围内，屏蔽效果在35dB以下。对比例4 除了未加造孔剂外，原料和处理工艺与实施例4相同，制备得到厚度为 8mm的块体炭材料，在130MHz 1. 8GHz的频率范围内，屏蔽效果在40dB以下。
权利要求
1.一种电磁屏蔽用多孔结构复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤包括(1)将生物质材料干燥至含水量彡15%，在无氧条件下，以5 20°C/min的升温速率自室温升至300 500°C，并恒温处理1 5h ；(2)将步骤(1)中得到的生物质材料颗粒尺寸控制在<12目，并与粒度为0. 105、. 7mm 的颗粒状固体造孔剂按质量比1:广4:1混合；(3)将液体树脂和溶剂按质量比3:7 7:3充分溶解混合，得到的混合物再与质量为 0. 3倍液体树脂的液体固化剂充分混合；(4)将步骤(2)中制得的混合料和步骤(3)中制得的混合液按固液比0.5 1 :lg/ ml充分混合，按现有技术成型，然后进行固化处理；(5)在无氧条件下，以1 20°C/min的升温速率将温度升至800 1200°C，并恒温处理1 5h，自然冷却至室温后得到多孔电磁屏蔽复合材料。
2.根据权利要求书1所述的电磁屏蔽用多孔结构复合材料的制备方法，其特征在于 成型温度为10 30°C、压力为5 9MPa，时间为5 20min，固化处理温度为2(Tl00°C，固化时间8 24h。
3.根据权利要求书1所述的电磁屏蔽用多孔结构复合材料的制备方法，其特征在于 生物质材料是指农业废弃物稻壳、稻草、谷糠、高粱壳、秸秆，或者林业废弃物木屑、锯末。
4.根据权利要求书1所述的电磁屏蔽用多孔结构复合材料的制备方法，其特征在于 颗粒状固体造孔剂是碳酸氢铵、氯化铵或其混合物，抗压强度为5、MPa。
5.根据权利要求书1所述的电磁屏蔽用多孔结构复合材料的制备方法，其特征在于 液体树脂为固含量> 80. 5%,黏度为800cs，残炭> 42%,水分< 5%的酚醛树脂，环氧值当量/100克，0. 41 0. 47，软化点12 20°C的环氧树脂或其混合物；溶剂为浓度彡99. 5%丙酮、浓度> 99. 7%乙醇或其混合物；液体固化剂为YT-I热固性酚醛树脂低毒固化剂。
全文摘要
一种电磁屏蔽用多孔结构复合材料的制备方法,采用生物质材料与颗粒状造孔剂混压固化成型，在无氧条件下高温造孔并烧成处理，即得到电磁屏蔽复合材料。本发明具有原料成本低廉、来源广泛,所制屏蔽材料密度低、宽频范围内电磁屏蔽能力高等特点。
文档编号H05K9/00GK102395258SQ201110283199
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者刘树和, 吴勇生, 林志伟 申请人:昆明理工大学