本发明涉及材料工程领域，尤其涉及一种用于屏蔽电磁辐射的复合材料。
背景技术：
电磁辐射是现代文明的产物，随着无线通讯工具、广播电视事业的高速发展，办公电脑自动化的全面推广，家用电器的迅速普及，虽然给人们生活带来了极大的方便与快捷，但也产生了一种新型的环境污染——电磁辐射。
在信息时代的今天，电磁辐射在我们生活中无处不在，除了电视、广播、雷达探测外，航空管理、天文测量、无线电遥控和通讯等领域，以及家电直至核能，无一不在放射着各种能量的电磁辐射。这种看不见、摸不着、嗅不到、使人难以觉察的危害，正在给人类健康带来严重的影响，成为许多疾病的诱因。
对人体有害的电磁波，主要是指处于人类生活环境中的射频电磁波。射频电磁波包括中波、短波、超短波，其基波频率为10--40兆周，谐波频率为几十至几百兆周，无方向性，几乎可以穿透绝大部分非金属，无法将它限制在某个空间，也不易与人群屏蔽隔离。
众所周知，长期暴露于电磁辐射之下对人体有害，它可以使细胞膜和体内蛋白质发生改变，破坏人体的生物结构和神经系统，研究报告显示，长时间的电磁辐射对儿童、胎儿的影响最大，可导致儿童癌症发病率超过正常标准的2--3倍，胎儿流产和畸变率大增同时，大量数据显示，市售手机的电磁辐射量为所规定标准的20倍以上，长期使用会产生精神紊乱、记忆衰退、视力减低等不良后果；由于电脑、电视产生的电磁辐射可诱发癌症、白血病等，于不知不觉中致人死地。高剂量和长时间辐射效果是很明显的，然而，较低剂量的长时间辐射会导致疾病、甚至死亡。
目前还没有一种行之有效的方式方法避免电磁辐射的危害。一种较简单的方法是，在人与辐射源之间设立一屏蔽层把人体与辐射隔开，就象铅靶阻挡x-射线、微波炉设一铜网隔绝微波发射一样。另一技术就是应用物理化学原理吸收、中和电磁辐射。电磁辐射作用于人体，是通过正离子束进行的，如果在正离子达到人体之前就被中和、吸收，就可以避免其负面影响。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于屏蔽电磁辐射的复合材料；本发明结合了多层结构材料和梯度结构材料的优点，具备相对于这两种材料更优异的性能，由于材料吸收层与反射层之间的阻抗不匹配，入射的电磁波会产生多重反射，增加了电磁波在材料中的传播路径，多重反射损耗和吸收损耗的增加使得材料的屏蔽效能变大；降低了反射层与吸收层间的阻抗差异，使得电磁波不会因反射而过快的逃出屏蔽材料，可以更多的进入下一屏蔽单元，进一步提高了材料的屏蔽效能。因而，该结构的屏蔽材料具有较好的屏蔽性能。
为实现上述目的，本发明的技术方案实施如下：
一种用于屏蔽电磁辐射的复合材料，制成所述复合材料的原料为碳化硅纤维、热塑性丙烯酸树脂、二茂铁有机磁体、n-苯基-β-萘胺、硬脂酸锌、聚氯乙烯、导电填料、偶联剂、填充剂、稳定剂和其他助剂；
制成所述复合材料的制备工艺包括以下步骤：
（1）将碳化硅纤维、二茂铁有机磁体、n-苯基-β-萘胺和硬脂酸锌混合，用磁力搅拌机搅拌20-40分钟；
（2）在步骤（1）混合物加入导电填料和偶联剂，继续搅拌40-60分钟；
（3）将热塑性丙烯酸树脂和聚氯乙烯加热至100-120℃软化融合；
（4）将步骤（2）的混合物加入到步骤（3）的混合物内，并加入填充剂、稳定剂和其他助剂，搅拌均匀，继续加热40-60分钟；
（5）将将步骤（4）的混合产物放入烘箱中在温度60-80℃下烘干后，于常温下冷却经注塑机注塑成型即得所述的用于屏蔽电磁辐射的复合材料。
制成所述复合材料的原料及其质量份数为碳化硅纤维45-60份、热塑性丙烯酸树脂35-48份、二茂铁有机磁体28-45份、n-苯基-β-萘胺25-42份、硬脂酸锌20-38份、聚氯乙烯18-32份、导电填料15-26份、偶联剂5-12份、填充剂10-18份、稳定剂8-16份和其他助剂5-15份。
制成所述复合材料的原料及其质量份数为碳化硅纤维52份、热塑性丙烯酸树脂42份、二茂铁有机磁体36份、n-苯基-β-萘胺33份、硬脂酸锌29份、聚氯乙烯26份、导电填料22份、偶联剂8份、填充剂14份、稳定剂12份和其他助剂10份。
所述偶联剂为甲基异丙基酮和3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷。
所述填充剂为含氮稀土磁粉。
所述导电填料为乙炔碳黑、云母片、玻璃纤维和纳米三氧化二钆，其重量份数比为1:2:3:1。
所述其他助剂包括阻燃剂、抗氧剂、抗静电剂。
所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝中的一种或两种的混合物；所述抗氧剂为抗氧剂dnp、抗氧剂dltp和抗氧剂tnp中的一种或两种的混合物；所述抗静电剂为非离子型抗静剂。
所述稳定剂为的二甲基二巯基乙酸异辛酯锡。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明结合了多层结构材料和梯度结构材料的优点，具备相对于这两种材料更优异的性能，由于材料吸收层与反射层之间的阻抗不匹配，入射的电磁波会产生多重反射，增加了电磁波在材料中的传播路径，多重反射损耗和吸收损耗的增加使得材料的屏蔽效能变大；降低了反射层与吸收层间的阻抗差异，使得电磁波不会因反射而过快的逃出屏蔽材料，可以更多的进入下一屏蔽单元，进一步提高了材料的屏蔽效能。因而，该结构的屏蔽材料具有较好的屏蔽性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1
一种用于屏蔽电磁辐射的复合材料，制成所述复合材料的原料为：
制成所述复合材料的原料及其质量份数为碳化硅纤维45份、热塑性丙烯酸树脂35份、二茂铁有机磁体28份、n-苯基-β-萘胺25份、硬脂酸锌20份、聚氯乙烯18份、导电填料15份、偶联剂5份、填充剂10份、稳定剂8份和其他助剂5份。
制成所述复合材料的制备工艺包括以下步骤：
（1）将碳化硅纤维、二茂铁有机磁体、n-苯基-β-萘胺和硬脂酸锌混合，用磁力搅拌机搅拌20-40分钟；
（2）在步骤（1）混合物加入导电填料和偶联剂，继续搅拌40-60分钟；
（3）将热塑性丙烯酸树脂和聚氯乙烯加热至100-120℃软化融合；
（4）将步骤（2）的混合物加入到步骤（3）的混合物内，并加入填充剂、稳定剂和其他助剂，搅拌均匀，继续加热40-60分钟；
（5）将将步骤（4）的混合产物放入烘箱中在温度60-80℃下烘干后，于常温下冷却经注塑机注塑成型即得所述的用于屏蔽电磁辐射的复合材料。
所述偶联剂为甲基异丙基酮和3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷。
所述填充剂为含氮稀土磁粉。
所述导电填料为乙炔碳黑、云母片、玻璃纤维和纳米三氧化二钆，其重量份数比为1:2:3:1。
所述其他助剂包括阻燃剂、抗氧剂、抗静电剂。
所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁和氢氧化铝中的一种或两种的混合物；所述抗氧剂为抗氧剂dnp、抗氧剂dltp和抗氧剂tnp中的一种或两种的混合物；所述抗静电剂为非离子型抗静剂。
所述稳定剂为的二甲基二巯基乙酸异辛酯锡。
实施例2
制成所述复合材料的原料及其质量份数为碳化硅纤维48份、热塑性丙烯酸树脂39份、二茂铁有机磁体32份、n-苯基-β-萘胺29份、硬脂酸锌25份、聚氯乙烯22份、导电填料19份、偶联剂6.5份、填充剂12份、稳定剂10份和其他助剂7份。
本实施例的制备工艺步骤如实施例1。
实施例3
制成所述复合材料的原料及其质量份数为碳化硅纤维52份、热塑性丙烯酸树脂42份、二茂铁有机磁体36份、n-苯基-β-萘胺33份、硬脂酸锌29份、聚氯乙烯26份、导电填料22份、偶联剂8份、填充剂14份、稳定剂12份和其他助剂10份。
本实施例的制备工艺步骤如实施例1。
实施例4
制成所述复合材料的原料及其质量份数为碳化硅纤维60份、热塑性丙烯酸树脂48份、二茂铁有机磁体45份、n-苯基-β-萘胺42份、硬脂酸锌38份、聚氯乙烯32份、导电填料26份、偶联剂12份、填充剂18份、稳定剂8-16份和其他助剂15份。
本实施例的制备工艺步骤如实施例1。
本发明结合了多层结构材料和梯度结构材料的优点，具备相对于这两种材料更优异的性能：
碳化硅纤维：以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有β-碳化硅结构的无机纤维,属陶瓷纤维类。从形态上分有晶须和连续纤维两种。晶须是一种单晶，碳化硅的晶须直径一般为0.1～2um,长度为20～300um，外观是粉末状。碳化硅纤维的最高使用温度达1200℃，其耐热性和耐氧化性均优于碳纤维，强度达1960～4410mpa，在最高使用温度下强度保持率在80％以上，模量为176.4～294gpa，化学稳定性也好。碳化硅纤维主要用作耐高温材料和增强材料，耐高温材料包括热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等。
热塑性丙烯酸树脂由丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物（如酯类、腈类、酰胺类）聚合制成的一类热塑性树脂，可反复受热软化和冷却凝固，具有丙烯酸类涂料的基本优点，耐候性好，保光、保色性优良，耐水、耐酸、耐碱良好。
通过改变电磁波吸收层的碳黑含量、厚度，电磁波梯度反射层的碳纤维含量、厚度，以及屏蔽单元的叠加数都可以进一步调整屏蔽材料的屏蔽性能，使其满足特定频段对屏蔽性能的需求。因而，该屏蔽材料具有良好的可设计性。
由于材料吸收层与反射层之间的阻抗不匹配，入射的电磁波会产生多重反射，增加了电磁波在材料中的传播路径，多重反射损耗和吸收损耗的增加使得材料的屏蔽效能变大；降低了反射层与吸收层间的阻抗差异，使得电磁波不会因反射而过快的逃出屏蔽材料，可以更多的进入下一屏蔽单元，进一步提高了材料的屏蔽效能。因而，该结构的屏蔽材料具有较好的屏蔽性能。
表面电阻率的测量：
将实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制得的复合材料按照常规方法分别加工成尺寸相同的屏蔽网圈，厚度20微米。
采用棒状电极，测量电极的端面为1cm×1cm方块，测量端面施加2公斤/平方厘米的压力，待测样品及电极端面保持清洁，测试设备为by1943数字多用表，其精度不低于0.001ω。
表面电阻率数值越低，电磁屏蔽效果越好。
下表为表面电阻率测试表
通过上述数据，可以明显的看出，本发明具有极低的表面电阻率，具有优异的电磁屏蔽效果。
优组合，使得本发明所制备的电磁屏蔽复合材料，具有优异的电磁屏蔽效果。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。