一种复合材料表面多功能电磁屏蔽膜及制备方法与流程

本发明提供了一种具有电磁屏蔽/抗雷击/抗电磁脉冲/抗高功率微波等的多功能表面膜及其制备方法，属于树脂基复合材料及电磁屏蔽领域。

背景技术：

1、近年来，随着装备轻量化的发展，复合材料在各行各业得到了广泛的应用。复合材料具有高比强度、高比模量（刚度）、优异的耐腐蚀性和可设计性，是轻质高效结构设计的理想材料，已成为航空航天、地面装备和船舶领域主要应用材料。航空航天等各类装备涉及电子设备、通讯设备种类繁多，需要电磁防护以保证内部设备和人员不受外部电磁波干扰和损伤，保证内部设备正常运转和人员安全。

2、树脂基复合材料主要由增强纤维材料和树脂组成，无法对电磁波和雷电进行有效防护。目前使用的树脂基复合材料，均存在电磁防护性能差的问题，无法满足复杂电磁环境下的使用要求，严重影响了在飞行器、地面装备、船舶等装备上的应用。同时，在实际使用过程中，树脂基复合材料制件在模具上成型后，由于纤维的存在，模型的表面会出现孔隙、凹槽，使得树脂基复合材料构件表面不平整，需要增加工艺步骤，甚至直接导致整个构件作废，降低树脂基复合材料成型良品率。

技术实现思路

1、本发明提供了一种树脂基复合材料表面多功能电磁屏蔽膜及制备方法，实现树脂基复合材料同时具备电磁屏蔽/抗雷击/抗电磁脉冲/抗高功率微波等多种功能，为飞行器、地面车辆、船舶等装备提供一种全新的多功能电磁防护解决方案。

2、本发明提供了一种复合材料表面多功能电磁屏蔽膜及制备方法。该多功能膜添加潜伏性固化剂，并采用压延成型工艺，将膜制备成具有极好柔韧性与粘性的胶膜，可直接铺贴于基材表面进行固化，或与复合材料共固化成型，应用方式简单、应用范围广，可应用于飞行器、地面装备、船舶等装备。在实现高强度、表面修饰材料功能的基础上，具备优异的电磁防护效果，在10khz-40ghz宽频谱上实现20db以上的电磁屏蔽效能。

3、本发明所述的复合材料表面多功能电磁屏蔽膜的制备方法，步骤如下：

4、1、按质量份数称取60～100份树脂、5～30份固化剂、1～20份改性剂、1～20份促进剂、1～20份无机填料、1～10份抗紫外老化剂、1～20份导电填料，并取辅助材料备用；

5、2、将步骤一称取的各种树脂、改性剂等材料加入到高速分散机中，加热升温至50-200℃，保温30-90min,得到混合树脂；

6、3、将混合树脂降温至80℃以下，然后加入步骤一中称取的无机填料、抗紫外老化剂、导电填料，在搅拌机中共混10-30min，再抽真空搅拌30min，得到复合材料表面膜胶料；

7、 4、将上述所得胶料、电磁防护材料和导电材料与辅助材料采用压延方式成膜，成膜温度为50-200℃，即得到多功能电磁屏蔽膜。

8、所述步骤1的树脂是由双酚a型环氧树脂、苯酚甲醛环氧树脂、甲酚甲醛环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、改性双马来酰亚胺树脂等其中的一种或几种以任意比例构成；所述的改性剂为丁腈增韧改性环氧树脂或聚醚砜树脂、聚氨酯改性环氧等其中的一种或几种以任意比例构成；所述的固化剂为二聚氰胺、芳香二胺、双氰胺、低分子聚酰胺等其中的一种或几种以任意比例构成；所述的促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十七烷基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑等其中的一种或几种；所述的无机填料为轻质碳酸钙、气相二氧化硅等其中的一种或两种以任意比例构成；所述的抗紫外老化剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等其中的一种或几种；所述的导电填料为银、银包铝、铜或银包铜等粉末等其中的一种或几种。

9、所述步骤4的电磁防护材料为镀银、铜、镍纤维材料，纤维长度10μm-1000μm；所述的导电材料是由铜网、铝网等金属网材料，或者碳纳米管膜、石墨烯导电膜等其中的一种或几种组合构成。所述的辅助材料为不同规格的无纺布、离型纸、离型膜等材料。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、本发明所制备的多功能膜，力学性能优异，具有良好的抗冲击性，在实现表面膜高强度力学防护和表面修饰功能的同时，有效实现电磁防护效能，可在10khz～40ghz宽频谱中实现20db的电磁屏蔽效能，还可有效防御雷电攻击，有效防御核电磁脉冲冲击和高功率微波照射。

11、2本发明所制备的多功能膜，具有优异的耐环境性能，在盐雾、湿热、高低温、强紫外线等恶劣环境下既可以作为防护层使用，又能实现良好的电磁防护效能，提高了飞行器、医疗器械等应用对象的安全性。

12、3、本发明所述的制备方法，工艺简单，适用于大批量电磁防护表面胶膜工业化生产。

13、4、本发明所制备的多功能膜，具有极薄的结构，厚度在200μm以下，面密度在250g/m2以下，符合装备轻量化要求。

14、5、本发明所制备的多功能膜为表面膜，具有优异的柔韧性、可加工性和较高的剥离强度，可根据需要任意剪裁，可与树脂基复合材料制件采用一体化成型，应用范围广，可应用于飞行器、舰船、地面装备，以及医疗器械、电子产品等装备。

15、6、本发明所制备的多功能膜，具有良好的延展性，可以有效覆盖材料表面的凹凸不平、孔隙，使得表面平整。

16、7、本发明所制备的多功能膜，将潜伏性固化方法应用于表面膜制备，能减少工艺过程和工艺时间，降低固化温度，缩短固化时间，提高制备效率。

17、8、本发明所制备的多功能膜，采用双温固化方法，具有55℃-200℃范围可选，选择温度范围宽，工艺匹配性好。

18、9、本发明所制备的多功能膜，经过电磁防护材料设计，还可以有效吸收电磁波能量，具有雷达隐身效果。

技术特征：

1.一种复合材料表面多功能电磁屏蔽膜，其特征在于，添加潜伏性固化剂，并采用压延成型工艺，将膜制备成具有极好柔韧性与粘性的胶膜，可直接铺贴于基材表面进行固化，或与复合材料共固化成型，应用方式简单、应用范围广，可应用于飞行器、地面装备、船舶等装备，在实现高强度、表面修饰材料功能的基础上，具备优异的电磁防护效果，在10khz-40ghz宽频谱上实现20db以上的电磁屏蔽效能。

2.根据权利要求1中任一权利要求所述的一种复合材料表面多功能电磁屏蔽膜及制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1中任一权利要求所述的一种复合材料表面多功能电磁屏蔽膜及制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的树脂是由双酚a型环氧树脂、苯酚甲醛环氧树脂、甲酚甲醛环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、改性双马来酰亚胺树脂等其中的一种或几种以任意比例构成；所述的改性剂为丁腈增韧改性环氧树脂或聚醚砜树脂、聚氨酯改性环氧等其中的一种或几种以任意比例构成；所述的固化剂为二聚氰胺、芳香二胺、双氰胺、低分子聚酰胺等其中的一种或几种以任意比例构成；所述的促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十七烷基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑等其中的一种或几种；所述的无机填料为轻质碳酸钙、气相二氧化硅等其中的一种或两种以任意比例构成；所述的抗紫外老化剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等其中的一种或几种；所述的导电填料为银、银包铝、铜或银包铜等粉末等其中的一种或几种。

4.根据权利要求1中任一权利要求所述的一种复合材料表面多功能电磁屏蔽膜及制备方法，其特征在于，所述步骤（4）的电磁防护材料为镀银、铜、镍纤维材料，纤维长度10μm-1000μm；所述的导电材料是由铜网、铝网等金属网材料，或者碳纳米管膜、石墨烯导电膜等其中的一种或几种组合构成；所述的辅助材料为不同规格的无纺布、离型纸、离型膜等材料。

技术总结
本发明提供了一种可用于树脂基复合材料、橡胶、塑料多种基材表面；需要时，也可应用于碳钢、铝合金、钛合金等金属基材表面，同时具备电磁屏蔽/抗雷击/抗电磁脉冲/抗高功率微波等多功能的电磁屏蔽膜及其制备方法。该多功能表面膜由树脂、促进剂、固化剂、改性剂、无机填料、抗紫外老化剂、电磁屏蔽材料、导电材料和辅助材料组成。制备方法是将树脂、固化剂、改性剂、以及助剂和填料混合均匀，再与电磁屏蔽材料、导电材料、辅助材料复合，利用压延工艺制备成膜。本发明可与树脂基复合材料制件采用一体化共固化成型后，应用于飞行器、舰船、地面装备与设施等，同时实现电磁屏蔽/抗雷击/抗电磁脉冲/抗高功率微波功能。

技术研发人员：王向伟,彭锐晖,吕永胜,张旭阳,武星蕊,钱海宁
受保护的技术使用者：青岛九维华盾科技研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15