一种具有垂直导电特性的柔软衬垫及其制备方法与流程

本技术涉及导电衬垫领域，更具体地说，它涉及一种具有垂直导电特性的柔软衬垫及其制备方法。

背景技术：

1、在电子产品工作期间，电子元件会产生电磁辐射，干扰紧邻的电子产品的正常工作，因此在电子产品的设计中，需要采用导电的金属屏蔽壳体将电子干扰源或电磁敏感电路封闭起来，减少电磁波的泄露和干扰。但由于金属屏蔽壳体闭合后，表面不平整、紧固螺丝间距较大等原因，壳体间仍然存在细长缝隙，难以完全有效地屏蔽电磁波。因此，需要用导电橡胶、导电泡棉等填缝材料填入缝隙中，这些缝隙材料自身的弹性使其能够与金属屏蔽壳体形成良好的接触，消除金属屏蔽壳体在缝隙处的导电不连续性，从而解决电磁泄露问题。

2、导电橡胶是在非导电的橡胶材料中填充导电颗粒的橡胶材料，其同时具有橡胶的弹性和填料的导电特性；当填充导电颗粒较多时，导电橡胶的电阻下降，但弹性会因此降低；当填充的导电颗粒较少时，导电橡胶的弹性较好，但电阻会因不导电的橡胶成分的增多而上升。导电泡棉是一种在非导电的海绵上包裹导电布的材料，具有良好的表面导电性和柔软弹性；但由于导电海绵只有表面导电性而缺少垂直泡棉的穿透导电线性，导电泡棉的应用在很多领域受到限制。

3、针对上述中的相关技术，发明人认为虽然目前可以在导电泡棉的海绵表层和内部的海绵网络表面电镀或化学镀金属导电层，使导电泡棉具有垂直的穿透导电性，但较小的压缩形变以及反复压缩会降低这种导电泡棉的导电性能，导致其应用效果较差。

技术实现思路

1、为了获得具有柔软弹性和优异的垂直穿透导电性的导电缝隙材料，本技术提供一种具有垂直导电特性的柔软衬垫及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种具有垂直导电特性的柔软衬垫，采用如下的技术方案：一种具有垂直导电特性的柔软衬垫，包括基础衬垫和穿设在基础衬垫上的复合纤维纱线，所述复合纤维纱线由导电纤维和热熔纤维合股加捻而成,导电纤维与热熔纤维的质量比为(10:0)-(5:5)。

3、通过采用上述技术方案，基础衬垫能够屏蔽电磁波，以减少电磁波的泄露和干扰；导电纤维能够赋予复合纤维纱线导电特性，使电流垂直贯穿基础衬垫，热熔纤维在受热后将导电纤维和基础衬垫粘结在一起，以将导电纤维固定在基础衬垫中，使基础衬垫具有垂直穿透导电特性；

4、本技术中的导电纤维通过热熔纤维与基础衬垫相固定粘结，当基础衬垫受到形变时，导电纤维随之产生一定形变，而导电纤维的导电效果并不受形变影响，仍具有较佳的穿透导电性；当基础衬垫恢复形变，基础衬垫能够带动导电纤维恢复到垂直的初始状态，由此，使基础衬垫具有更为稳定的穿透导电性能，从而使其应用效果更为稳定。

5、优选的，所述导电纤维选自导电金属丝线、镀有导电金属镀层的合成纤维中的一种或多种的组合。

6、优选的，所述导电金属丝线包括铜丝、镍丝、不锈钢丝中的一种或多种的组合。

7、优选的，所述镀有导电金属镀层的合成纤维包括镀银聚酰胺纤维，镀银聚酯纤维，镀银芳纶纤维，镀镍聚酰胺纤维，镀镍聚酯纤维，镀镍芳纶纤维中的一种或多种的组合。

8、优选的，镀有导电金属镀层的合成纤维中，以合成纤维总重量计，导电金属镀层的质量为2-30wt％。

9、通过采用上述技术方案，导电金属丝线或镀有导电金属镀层的合成纤维具有优异的导电性，穿透设置在基础衬垫上后，能够赋予基础衬垫优异的垂直穿透导电性。

10、优选的，所述热熔纤维选自聚酰胺纤维、聚酯纤维中的一种或多种的组合。

11、优选的，所述热熔纤维的纤度为10-70旦。

12、通过上述技术方案，热熔纤维能够在加热后，将导电纤维与基础衬垫粘结在一起，提高导电纤维的位置稳定性和应用稳定性。

13、优选的，所述基础衬垫选自单层衬垫或复合衬垫中的一种；所述单层衬垫包括芯层；所述复合衬垫包括两层表层以及胶黏设置于两层表层之间的芯层。

14、通过上述技术方案，芯层为基础衬垫提供优异的弹性和柔韧性，使基础衬垫能够应用于填充至缝隙中；表层为基础衬垫提供一定的硬度和抗拉伸性能，用于延长芯层的使用寿命，减少芯层收到破损的可能性。

15、优选的，所述芯层为多孔海绵或柔软橡胶片。

16、优选的，所述芯层的厚度为0.1-10mm。

17、通过采用上述技术方案，芯层为基础衬垫提供了优异的柔软性。

18、优选的，所述表层选自纺织物、金属箔、金属网中的一种多种的组合。

19、优选的，所述表层的厚度为0.02-0.1mm。

20、通过上述技术方案，赋予基础衬垫一定的硬度和较佳的抗拉伸强度。

21、优选的，所述基础衬垫的任一表面上涂覆有防护涂层，所述防护涂层包括以下质量份数的各组分：

22、环氧改性有机硅树脂20-40份，聚乙烯醇缩丁醛10-30份，固化剂8-20份，改性云母粉5-15份，聚磷酸铵3-10份；

23、所述改性云母粉由十六烷基三甲基溴化铵与云母粉复合而成。

24、在基础衬垫的使用中，期望其具有一定的耐候性、阻燃性等性能以期能够提高使用寿命、扩大使用范围，同时不能影响衬垫自身的填缝等使用效果。因此，发明人想到通过在基础衬垫表面设置涂层能够进一步提高基础衬垫的使用性。

25、上述技术方案中，环氧改性的有机硅树脂具有优异的韧性和耐热、耐候性，聚乙烯醇缩丁醛具有很高的拉伸强度和抗冲击强度，并且具有耐水、耐热和耐寒性，二者复配作为成膜剂，能够赋予防护涂层优异的使用性能，进而提高表层的耐老化性能，延长表层的使用寿命；

26、改性云母粉具有云母粉的较佳的悬浮性，呈片状分布在防护涂层表面，起到阻隔水汽、抗紫外线等作用，其优异的抗磨性能够赋予防护涂层更佳的耐磨性；同时云母粉具有优异的耐热、阻燃性能，能够提高防护涂层的阻燃性；

27、十六烷基三甲基溴化铵与云母粉相复合，随云母粉分布于防护涂层表面，当燃烧受热时，十六烷基三甲基溴化铵能够快速分解释放多种不可燃气体，能够减少屏蔽衬垫表面的氧气浓度，抑制燃烧，促进防护涂层的阻燃性的提高；

28、在燃烧受热时，聚磷酸铵能够与环氧改性有机硅树脂中酯化的羟基发生反应，脱水脱氨，形成磷酸酯类化合物，磷酸酯类化合物在屏蔽衬垫表面形成热传导系数较低的炭化层，炭化层与片层状的改性云母粉粒子相配合，共同阻隔屏蔽衬垫与外界的热、氧交换；同时生成的水汽和氨气能够进一步降低屏蔽衬垫表面的氧气等可燃性气体的浓度，进一步抑制燃烧。

29、优选的，所述改性云母粉的制备方法为：将云母粉浸入2-3wt％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，云母粉与十六烷基三甲基溴化铵水溶液质量比为1:1-2，超声分散，调节ph至3-4，40-60℃条件下浸渍2h，抽滤，洗涤，干燥，得到改性云母粉。

30、优选的，所述防护涂层的制备方法为：

31、按配比，将环氧改性有机硅树脂、聚乙烯醇缩丁醛、、聚磷酸铵混合，加热并搅拌均匀，加入改性云母粉和固化剂，搅拌均匀得到混合涂料；

32、将混合涂料均匀喷涂至基础衬垫上，加热固化，得到防护涂层。

33、通过上述技术方案，在基础衬垫上涂覆一层防护涂层，能够提高基础衬垫的耐候性、耐磨性和阻燃性能，并能够减少表层老化、被腐蚀的可能性，提高基础衬垫的使用寿命，进而提高具有垂直导电特性的柔软衬垫的使用寿命。

34、第二方面，本技术提供一种具有垂直导电特性的柔软衬垫的制备方法，采用如下的技术方案：

35、一种具有垂直导电特性的柔软衬垫的制备方法，包括以下步骤：

36、按配比，将导电纤维和热熔纤维合股加捻制成复合纤维纱线；

37、通过缝纫器械将复合纤维纱线通穿透在基础衬垫上；

38、热压，冷却，制成具有垂直导电特性的柔软衬垫。

39、通过采用上述技术方案，缝纫器械将复合纤维纱线缝纫穿透在基础衬垫上，赋予基础衬垫垂直导电性能；同时，复合纤维纱线在被缝纫过程中，在基础衬垫的上、下表面形成断续的导电线迹，通过调整和控制缝纫机械的参数，能够调整导电线迹的位置、排列放置、密度等，能够使基础衬垫获得可设计性的导电和电磁屏蔽性能。

40、优选的,所述基础衬垫为复合衬垫，所述复合衬垫的制备方法为：将芯层通过热熔胶胶黏至两层表层之间，加热辊压，得到基础衬垫。

41、通过采用上述技术方案，将表层和芯层粘结固定在一起，能够保证复合衬垫的应用稳定性。

42、优选的，所述缝纫器械为缝纫机，通过缝纫机将复合纤维纱线通穿透在基础衬垫上的操作方法包括以下步骤：

43、将一根复合纤维纱线随缝纫机的机针垂直穿透在基础衬垫上，作为上纱线；

44、另一根复合纤维纱线设置在缝纫机的梭芯内，作为下纱线；通过缝纫机的钩线器和梭芯使穿过基础衬垫的上纱线与梭芯内的下纱线以锁式线迹的交织方式形成套结；

45、机针退出基础衬垫并移动一定的针间距后，机针带着上纱线再次穿透衬垫；

46、重复以上步骤，使基础衬垫上形成一行的导电通路的线迹；

47、调节行间距，并重复以上步骤，使整个衬垫面形成多行线迹，构成导电通路矩阵。

48、优选的，针间距为0.1-10mm。

49、优选的，行间距为0.1-10mm。

50、通过上述技术方案，能够将复合纤维纱线穿透在基础衬垫上，并且能够通过改变针间距和行间距的大小，获得可设计性的导电和电磁屏蔽性能。

51、综上所述，本技术具有以下有益效果：

52、1、本技术采用将热熔纤维和导电纤维合股加捻制成的复合纤维纱线穿透在基础衬垫上，在保留了基础衬垫的柔软性和弹性的基础上，赋予基础衬垫优异的穿透导电性能，扩大了基础衬垫的应用范围；

53、2、本技术中优选采用在基础衬垫表面涂覆一层防护涂层，能够提高基础衬垫的耐候性、耐磨性和阻燃性能，提高基础衬垫的使用寿命，进而提高具有垂直导电特性的柔软衬垫的使用寿命；

54、3、本技术的方法，采用缝纫机械将复合纤维纱线穿透至基础衬垫上，通过对缝纫器械参数的调整和控制，能够使基础衬垫获得可设计的导电和电磁屏蔽性能，提高具有垂直导电特性的柔软衬垫的使用效果和应用范围。