一种超轻量全频段PBO纤维防波套及其制备方法、应用与流程

本发明涉及电磁屏蔽，具体而言，涉及一种超轻量全频段pbo纤维防波套及其制备方法、应用。

背景技术：

1、随着科技的发展，其工作的电磁环境愈加复杂，为了维持设备系统的正常运行，往往需要采取电磁兼容或电磁屏蔽措施，进行电磁防护。在需要防护的电磁频段中，低频市场屏蔽技术难度较大。由于低频磁场屏蔽的波阻抗很低，当下常采用纯铁、铁硅合金和坡莫合金等进行屏蔽，其磁导率高、屏蔽效果好。但是，坡莫合金及其他类型的铁镍合金，整体重量大、加工条件过于复杂、应用形态较为单一，应用场景受限很大。

2、pbo纤维(poly-p-phenylene benzobisoxazole)，是一种含有杂环芳香族的聚酰胺，被称作21世纪超级纤维。pbo纤维的分解温度高达650℃，与芳纶纤维相比，pbo纤维的强度比芳纶纤维高2倍，断裂强度也强2倍，且比重更轻；经金属化处理后的pbo纤维丝，比镀银铜丝相比重量减轻73％，断裂强度是镀银铜丝的11倍。由于pbo纤维具有上述优异的材料性能，因而逐渐被应用于磁场屏蔽。如公开号为cn218729961u的专利，公开了一种pbo纤维防波套及防波线缆，将若干股编织铜丝、pbo纤维以及金属镀层制成pbo纤维防波套，其pbo纤维丝螺旋缠绕在铜丝主体上，并在pbo纤维上设置金属镀层。

3、然而，如上述的采用pbo纤维制备防波套管或防波线缆的现有技术中，存在如下问题：第一，采用pbo纤维的防波套管或防波线缆未充分满足轻量化的应用需求，在铜丝表面缠绕pbo纤维，由于铜丝作为主体材料，材料整体的重量过大。第二，应用结构形态受限，采用大量铜丝塑性，其应用结构受铜丝的材料加工性能的影响，致使材料无法根据实际应用需求进行裁剪加工，否则会影响电场屏蔽效果。第三，金属化镀层性能不稳定，在铜丝表面缠绕pbo纤维的工艺复杂且困难，而pbo纤维的金属化镀层与基底材料的结合效果差，最终导致材料整体的电场屏蔽性能不稳定，尤其在低频电场屏蔽中，屏蔽效果极不理想。

4、基于上述情况，现亟需一种材料整体的加工性能更好、电场屏蔽效果更稳定的轻量防波套管。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题：

2、目前，现有的引入有pbo纤维的防波套管或防波线缆中，受管线材料自身或pbo纤维的影响，造成材料整体的重量过大，材料的应用结构难以随实际需求而裁剪加工，pbo纤维的金属镀层与铜丝等主体材料之间的结合效果差，致使材料整体的电场屏蔽性能不稳定，尤其在低频电场屏蔽中的屏蔽效果较差。

3、本发明采用的技术方案：

4、本发明提供了一种超轻量全频段pbo纤维防波套的制备方法，包括如下步骤：

5、s1改性处理：取pbo纤维丝，依次浸泡于多聚磷酸/乙醇体系、甲烷磺酸/乙醇体系，得到改性pbo纤维；

6、s2低温等离子束处理：取改性pbo纤维，置于真空环境中，加射频电压，形成低温等离子束进行轰击；

7、s3活化处理：取步骤s2处理后得到的pbo纤维，浸泡于离子钯溶液，清洗，与nabh4进行还原反应，得到活化pbo纤维；

8、s4表面镀金属：在活化pbo纤维表面先镀铜，后镀软磁合金；

9、按质量分数计，软磁合金中掺有3-5％的钴；

10、s5将化学镀后的pbo纤维通过编织制成超轻量全频段防波套。

11、优选地，步骤s1的多聚磷酸/乙醇体系中，添加有改性剂；其中，多聚磷酸与乙醇的体积比为1-3:1，改性剂的添加量为多聚磷酸/乙醇体系总质量的1-5％。

12、优选地，步骤s1的甲烷磺酸/乙醇体系中，添加有渗透剂和改性剂；其中，甲烷磺酸与乙醇的体积比为1:1-2，渗透剂的添加量为甲烷磺酸/乙醇体系总体积的3-8％，改性剂的添加量为多聚磷酸/乙醇体系总质量的1-5％。

13、优选地，步骤s2中，低温等离子束处理如下：射频电压为5-50kv，在常温下轰击10-30min；再加热至80-120℃，热处理6-8min。

14、优选地，步骤s3中，活化处理如下：离子钯溶液中，钯离子浓度0.05-0.5g/l，ph值为10-11，活化温度为30-50℃，活化时间为10-60min；浸泡后取出，用超声清洗，置于0.5-2g/l nabh4溶液中，反应10-30min，得到活化pbo纤维。

15、优选地，步骤s4中，采用化学镀镀铜或镀软磁合金，操作过程如下：将活化pbo纤维或镀铜后的pbo纤维置于化学镀液中，辅以搅拌和震动，于20-100℃反应10-60min。

16、优选地，镀铜厚度为0.001-0.08mm。

17、优选地，镀软磁合金的厚度为0.001-0.05mm。

18、采用上述制备方法制备得到的超轻量全频段pbo纤维防波套，所述超轻量全频段pbo纤维防波套可应用于精密设备或机器人领域，或其他极端环境中的电磁防护。

19、本发明的有益效果表现在：

20、(1)质量轻，强度高，耐温性强。本发明中的防波套管以pbo纤维作为主体材料，减少铜丝等金属用量，可有效降低材料的整体重量，并提供较高的使用强度；此外，本发明中的pbo纤维防波管线耐高温性能强，阻燃效果好。

21、(2)全频段电磁屏蔽效果好。采用改性活化和氢离子束处理后，材料层与层之间界面剪切强度更高，结合性能好，同时能够克服现有的防波套管存在的低频屏蔽效果差的缺点，在9khz-40ghz区间内提供稳定的屏蔽性能，屏蔽效能可达到30-90db。

22、(3)加工性能好。以pbo纤维作为主体材料，工艺流程中可以不受应用场景对产品形态的限制，成品具有较好的加工性能，纤维织物及成品能够适应多种尺寸形状。

23、(4)应用范围广。可应用于电缆，起到全频段电磁屏蔽，对于管内外的电磁进行双向屏蔽。

技术特征：

1.一种超轻量全频段pbo纤维防波套的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的超轻量全频段pbo纤维防波套的制备方法，其特征在于，步骤s1的多聚磷酸/乙醇体系中，添加有改性剂；

3.根据权利要求1所述的超轻量全频段pbo纤维防波套的制备方法，其特征在于，步骤s1的甲烷磺酸/乙醇体系中，添加有渗透剂和改性剂；

4.根据权利要求1所述的超轻量全频段pbo纤维防波套的制备方法，其特征在于，步骤s2中，低温等离子束处理如下：

5.根据权利要求1所述的超轻量全频段pbo纤维防波套的制备方法，其特征在于，步骤s3中，活化处理如下：

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的超轻量全频段pbo纤维防波套的制备方法，其特征在于，步骤s4中，采用化学镀镀铜或镀软磁合金，操作过程如下：

7.根据权利要求6所述的超轻量全频段pbo纤维防波套的制备方法，其特征在于，镀铜厚度为0.001-0.08mm。

8.根据权利要求6所述的超轻量全频段pbo纤维防波套的制备方法，其特征在于，镀软磁合金的厚度为0.001-0.05mm。

9.采用权利要求1至8中任意一项所述的制备方法制备得到的超轻量全频段pbo纤维防波套。

10.权利要求1至8中任意一项所述的制备方法制备得到的超轻量全频段pbo纤维防波套、或权利要求9所述的超轻量全频段pbo纤维防波套应用于精密设备或机器人领域。

技术总结
本发明涉及电磁屏蔽技术领域，公开了一种超轻量全频段防波套及其制备方法、应用，超轻量全频段防波套的制备方法，包括如下步骤：S1改性处理：取PBO纤维丝，依次浸泡于多聚磷酸/乙醇体系、甲烷磺酸/乙醇体系，得到改性PBO纤维；S2低温等离子束处理：将改性PBO纤维置于真空环境中，加射频电压，形成低温等离子束进行轰击；S3活化处理：将PBO纤维浸泡于离子钯溶液，清洗，还原，得到活化PBO纤维；S4表面镀金属：在活化PBO纤维表面先镀铜，后镀软磁合金；S5将化学镀后的PBO纤维通过编织制成超轻量全频段防波套。本发明的超轻量全频段防波套具有质量轻、强度高、耐温性强，全频段电磁屏蔽效果好，加工性能好，可广泛应用于精密设备或机器人领域。

技术研发人员：宋于清,周奇,宋戈,陈欣,耿亮,李振华,余江
受保护的技术使用者：成都巨合新材料技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15