轻质柔性导热可粘接的电磁屏蔽复合材料及其制备方法与流程

本发明属于电磁屏蔽材料，涉及一种轻质柔性导热可粘接的电磁屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子信息技术的高速发展，高科技的电子产品给人们的生活带来了许多方便，也使人们的生活变的更多姿多彩，但大量电子设备的使用必然带来不计其数的电磁污染，成为威胁人们身体健康的又一来源，据新华社消息，2020年底全国5g基站数超过60万个，这些基站的电磁辐射也将成为人们关注的焦点。另一方面，随着5g时代的到来，电磁信号的频率越高，穿透性也越强，也越容易对其他电子设备造成影响，例如在5g时代，为了降低高频传输信号损失，一般把天线集成在封装中，而未来6g时代到来之时，为了进一步降低高频信号损失，直接把天线集成到芯片上是一种行之有效的方法，届时电磁信号的屏蔽处理会是一大难点，使用电磁屏蔽材料可有效解决以上问题。

2、我们一般用屏蔽效能(emi se)来表示材料的屏蔽性能，一般来说，材料的电导率直接决定了其emi se，因此金属的emi se较高，但金属存在密度大，易腐蚀和不易加工的特点，因此往往不会单独使用，一般将金属与聚合物复合制备成表面导电型复合材料，例如目前市面上最常用的导电布就属于此类屏蔽材料，但此类材料存在表面金属容易脱落，不易二次加工的特点，而且表面金属层一般采用溅射的方式，因此成本也较高。填充型复合电磁屏蔽材料因其具有易于成型，机械性能良好和耐腐蚀的特点，近年来得到了广泛的研究，填充型复合电磁屏蔽材料一般是树脂与导电填料共混，导电填料的比例决定了材料的屏蔽性能，但过多的填料会影响到材料机械性能，但较多的树脂会导致填料与填料直接的接触电阻较高，因此此类电磁屏蔽材料的emi se往往较低。另外，由于集成电路及先进封装技术的高速发展，各种功率器件的密集集成使得电子产品在工作时产生大量热量，致使电子产品发热严重，散热问题已变得不可避免。

3、综上所述，亟需一款综合性能优异的电磁屏蔽材料来满足日益发展的电子信息技术，但是就目前来看，绝大多数电磁屏蔽材料仅仅是专注某一方面或者两方面的性能，尚未全盘考虑，同时存在工艺复杂，较难实现工业化，例如公开号为cn 113981670 a的专利公布了一种采用静电纺丝技术结合原位还原制备的pu/cnts/agnps复合纤维薄膜，尽管此薄膜具有轻薄的特性，但屏蔽性能在x波段仅有14db，很难满足设备对屏蔽性能的要求；公开号为cn109880344a的专利公开了一种水性聚氨酯/石墨烯负载铁钴/膨胀微球负载银电磁屏蔽复合泡沫的制备方法，该材料采用冷冻干燥法制备，在3mm的厚度条件下屏蔽性能可达84.9db，但其工艺复杂较难工业化生产，同时厚度较厚也限制了其发展；公告号为cn107227120 b的专利公开一种多层结构的电磁屏蔽薄膜，此薄膜包括多层结构，其核心中间层为金属层，采用真空蒸镀制备，金属层厚度在1-5μm，膜的总厚度在20μm左右时屏蔽效能高达70db，同时材料具有粘接性能，但问题是采用真空蒸镀的方式直接在树脂上进行蒸镀，金属层的附着力难以得到保证，其次采用真空蒸镀的方式效率较低同时成本较高，并且不具有导热功能。因此，制备出综合性能优异的电磁屏蔽材料仍然存在挑战。

4、有鉴于此，亟需研究一种综合性能优异的电磁屏蔽材料及其制备方法，以克服现有技术的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种轻质柔性导热可粘接的电磁屏蔽复合材料及其制备方法，屏蔽材料具有高的屏蔽性能，同时轻薄，具有可粘接性和导热特性；制备方法简单，效率高，适合工业化应用，以克服现有技术中存在的不足。

2、为实现上述目的，本发明提供一种轻质柔性导热可粘接的电磁屏蔽复合材料，为多层复合结构，从下至上依次包括离型层、导热材料层、银纳米线材料层和金属材料层；所述导热材料层采用导热涂料制备而成，所述银纳米线材料层采用银纳米线油墨制备而成，所述金属材料层通过在所述银纳米线材料层上直接采用金属电沉积法制备而成。

3、优选地，所述离型层为pet、pe、pp离型膜中的任意一种；所述离型层的厚度为9～50μm。

4、优选地，所述导热材料层的厚度为3～5000μm；所述导热涂料包括以下重量份的组分：10～90份第一树脂，1～9份固化剂，10～90份导热填料和第一溶剂；

5、其中，第一树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、abs树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚芳醚腈树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、热塑性弹性聚氨酯、硫化橡胶、合成橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种；

6、固化剂为异氰酸酯、多异氰酸酯、酸酐、有机胺、聚氨酯和咪唑类固化剂中的一种或几种；

7、导热填料为石墨、碳纤维、碳纳米管、氮化硼、氮化铝、氮化硅、三氧化二铝、氧化锌、铜粉、银粉和镍粉中的一种或几种；

8、所述第一溶剂选自水、乙醇、异丙醇、乙醚、甲苯、戊烷、环己烷、丙酮、丁酮、乙酯、乙酸乙酯、n,n-二甲基甲酰胺、n甲基吡咯烷酮、四氢呋喃等中的一种或几种。

9、优选地，所述银纳米线材料层的厚度为100～300nm；所述银纳米线油墨包括以下重量份的组分：1～9份银纳米线，1～39份第二树脂和第二溶剂；

10、其中，第二树脂选自纤维素、壳聚糖、聚氨酯、丙烯酸树脂、聚酯和环氧树脂中的一种或几种；第二溶剂为水，或乙醇，或异丙醇，银纳米线分散于第二溶剂中；银纳米线的直径为20～200nm，长度为5-50μm。

11、优选地，所述金属材料层的厚度为0.5～9μm，所述金属材料层中的金属材料由铜、银、钴、锡和镍中的一种或几种组成。

12、本发明还提供一种如上所述的轻质柔性导热可粘接的电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：

13、s1：将所述导热涂料涂覆于所述离型层的表面，加热除去溶剂并固化形成所述导热材料层；

14、s2：将所述银纳米线油墨涂覆于所述导热材料层的表面，加热除去溶剂并固化形成所述银纳米线材料层；

15、s3：在所述银纳米线材料层表面直接进行金属电沉积，形成金属材料层。

16、优选地，在所述步骤s3之后还包括：

17、s4：置于烘箱中进行加热熟化，用于增强金属材料的附着力。

18、优选地，所述步骤s1和s2中的涂覆方式包括刮涂、旋涂、浸涂、喷涂、微凹版印刷、狭缝挤压和丝网印刷中的一种或几种。

19、优选地，所述步骤s1和s2中的加热均具体为：加热温度为80～190℃，加热时间为1～9min。

20、优选地，所述步骤s4中的加热具体为：加热温度为50～90℃，加热时间为3～48h。

21、本发明采用上述技术方案的优点是：

22、本发明的轻质柔性导热可粘接的电磁屏蔽复合材料，为多层复合结构，从下至上依次包括离型层、导热材料层、银纳米线材料层和金属材料层。导热材料层和银纳米线材料层均采用树脂基体，在树脂表面直接电沉积金属材料，并通过电流密度和时间来控制金属材料层厚度，金属材料层厚度可控制在5μm以下，总厚度最低可控制在7-9μm。因此，本发明的材料相对于金属箔来说具有更轻的质量但有着金属高的电磁屏蔽效能；同时厚度薄，由于主体是树脂，材料也将表现出极佳的柔韧性；树脂中导热填料的加入，将赋予材料导热性能；通过控制树脂的固化状态，可赋予材料的粘接性能，具有优异的综合性能。

23、此外，本发明的电磁屏蔽复合材料可设计性强，例如导热填料可使用导电性(铜粉、石墨等)或者非导电性(氮化硼、三氧化二铝等)的导热填料，使得导热材料层还具有导电性或者绝缘性，从而使本发明的电磁屏蔽复合材料的应用范围更广。

24、本发明的轻质柔性导热可粘接的电磁屏蔽复合材料的制备方法，通过涂覆和直接电沉积的方式即可制备，工艺简单，适合工业化连续生产；银纳米线的方阻低，电沉积中金属材料上镀速度快，相对于真空蒸镀的方式效率更高，成本更低。