一种电磁屏蔽复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料领域，具体涉及一种电磁屏蔽复合材料。
【背景技术】
[0002]传统的电磁屏蔽材料多采用金属及其合金薄板、薄片、薄带、薄网等材料。上述传统屏蔽材料要耗费较多的金属资源、加工能耗大、成本高。随着金属的锈蚀，屏蔽效能也会降低。屏蔽效能的可设计性也较差，屏蔽机理主要是反射，不利于降低电磁污染，在许多需要更高屏蔽效能的场所适用性较差。
[0003]电磁屏蔽复合材料的研制和开发越来越引起人们的关注，新型屏蔽材料层出不穷。先进的纤维增强聚合物基复合材料，采用导电纤维、添加导电填料、在非导电纤维表面镀金属膜等技术方法，可以制得电磁屏蔽复合材料。然而单元的屏蔽功能体屏蔽效能较低，可设计性不足。更进一步的发展方向是多元的屏蔽功能体组成的电磁屏蔽复合材料。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种新型结构的电磁屏蔽复合材料，该屏蔽材料具有较高屏蔽效能和良好可设计性。
[0005]为达到上述目的，采用技术方案如下:
[0006]—种电磁屏蔽复合材料，由表及里采用电磁波吸收层和电磁波反射层交替叠加；一层电磁波吸收层和下方的一层电磁波反射层构成一个屏蔽单元；
[0007]所述电磁波吸收层采用基体树脂、纤维载体与电磁吸收功能体复合而成；
[0008]所述电磁波反射层采用基体树脂、电磁反射功能体复合而成;所述电磁反射功能体为短切碳纤维和短切玻璃纤维混合的混合毡;其中，叠加的电磁波反射层中短切碳纤维质量百分含量沿电磁波入射方向梯度升高。
[0009]按上述方案，所述屏蔽单元为3-5个。
[0010]按上述方案，所述电磁吸收功能体为羰基铁粉、导电炭黑、石墨或碳化娃。
[0011 ]按上述方案，所述基体树脂为不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树月旨、双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂。
[0012]按上述方案，所述纤维载体为玻璃纤维毡;纤维长度为6mm，单丝直径为6?7μπι，面密度为30±3g/m2。
[0013]按上述方案，所述电磁屏蔽复合材料最底层的电磁波反射层中反射功能体为10wt %的短切碳纤维。
[0014]按上述方案，所述短切碳纤维长度为5?8mm，单丝直径为6?7μηι;所述短切玻璃纤维长度为5?8mm，单丝直径为9?13μηι。
[0015]按上述方案，所述电磁波梯度反射层沿电磁波入射方向短切碳纤维在混合毡中的质量百分数梯度分布为:5%、10%、15%和100%。
[0016]按上述方案，所述电磁波梯度反射层沿电磁波入射方向短切碳纤维在混合毡中的质量百分数梯度分布为:3%、8%、13%和100%。
[0017]按上述方案，所述电磁波梯度反射层沿电磁波入射方向短切碳纤维在混合毡中的质量百分数梯度分布为:4%、9%、14%和100%。
[0018]相对于现有技术，本发明有益效果如下:
[0019]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。对于多层吸收和梯度反射电磁屏蔽复合材料，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;而梯度结构的反射层，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。具有较好的屏蔽性能。
[0020]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。具有良好的可设计性。
【附图说明】
[0021]图1:四单元电磁屏蔽复合材料的示意图；
[0022]图2:本发明电磁屏蔽复合材料对电磁波的屏蔽功能示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
[0024]电磁屏蔽复合材料，由表及里采用电磁波吸收层和电磁波反射层交替叠加;一层电磁波吸收层和下方的一层电磁波反射层构成一个屏蔽单元;参照附图1所示。
[0025]电磁波吸收层(la、2a、3a、4a)采用基体树脂、纤维载体与电磁吸收功能体复合而成；电磁波反射层(Ir、2r、3r、4;r)采用基体树脂、电磁反射功能体复合而成;所述电磁反射功能体为短切碳纤维和短切玻璃纤维混合的混合毡;其中，叠加的电磁波反射层中短切碳纤维质量百分含量沿电磁波入射方向梯度升高。
[0026]其中，短切碳纤维长度为5?8mm，单丝直径为6?7μπι;短切玻璃纤维长度为5?8mm，单丝直径为9?13μηι。
[0027]优选的纤维载体为玻璃纤维毡，纤维长度为6mm，单丝直径为6?7μπι，面密度为30
±3g/m20
[0028]电磁吸收功能体为羰基铁粉、导电炭黑、石墨或碳化娃。优选的电磁吸收功能体为导电碳黑，粒径为10?10nm0
[0029]基体树脂主要起粘接、成型的作用。可以为不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂。优选的树脂为环氧树脂，环氧值为
0.51。环氧树脂具有密度小、附着力强、良好的耐辐射性等优点。
[0030]优化的方案中，在每个屏蔽单元中，表层为电磁波吸收层，底层为电磁波反射层；且最底层电磁波反射层中混合毡为100wt%的短切碳纤维，不含有短切玻璃纤维。进一步优化方案，电磁波梯度反射层中的混合租短切碳纤维质量百分含量依次为5%、10%、15%和100%。
[0031]本发明电磁屏蔽复合材料的制备过程:
[0032]将环氧树脂、固化剂、碳黑按质量比100:24:6混合，搅拌均匀后采用真空辅助成型导入玻璃纤维毡中，浸润后于室温(25°C)固化，脱模得到单层电磁波吸收层；
[0033]将短切碳纤维和短切玻璃纤维分别按质量比5:95,10:90,15: 85和O: 100 ；在打浆机中混合均勾，制得不同碳纤维含量的混合租，碳纤维含量分别为5%、10%、15%和100%。将环氧树脂、固化剂按质量比100:24混合，搅拌均匀后采用真空辅助成型分别导入到4种碳纤维含量的混合纤维毡中，浸润后于室温(25°C)固化，脱模得到4种单层电磁波反射层；
[0034]将4层电磁波吸收层和4层电磁波反射层交替叠加，沿着电磁波入射方向，混合毡，碳纤维含量分别为5 %、10 %、15 %和100 %，电磁波反射层用环氧树脂将它们粘结起来，在室温(25°C)下模压固化，得到电磁屏蔽复合材料。
[0035]得到的各层电磁波吸收层厚度为0.18mm，各层电磁波反射层厚度为0.26mm，屏蔽材料厚度为1.82mm，在3.22到4.6GHz时，该材料的屏蔽效能可达60dB以上。因而，该屏蔽材料具有较高的屏蔽效能。
[0036]参照附图2所示，本发明多层吸收和梯度反射电磁屏蔽复合材料，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;而梯度结构的反射层，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。
[0037]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。
【主权项】
1.一种电磁屏蔽复合材料，其特征在于由表及里米用电磁波吸收层和电磁波反射层交替叠加;一层电磁波吸收层和下方的一层电磁波反射层构成一个屏蔽单元； 所述电磁波吸收层采用基体树脂、纤维载体与电磁吸收功能体复合而成； 所述电磁波反射层采用基体树脂、电磁反射功能体复合而成;所述电磁反射功能体为短切碳纤维和短切玻璃纤维混合的混合毡;其中，叠加的电磁波反射层中短切碳纤维质量百分含量沿电磁波入射方向梯度升高。2.如权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于所述屏蔽单元为3-5个。3.如权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于所述电磁吸收功能体为羰基铁粉、导电炭黑、石墨或碳化娃。4.如权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于所述基体树脂为不饱和聚酯树月旨、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂。5.如权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于所述纤维载体为玻璃纤维毡;纤维长度为6mm，单丝直径为6?7μπι，面密度为30 土 3g/m2。6.如权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于所述电磁屏蔽复合材料最底层的电磁波反射层中反射功能体为I OOwt %的短切碳纤维。7.如权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于所述短切碳纤维长度为5?8mm，单丝直径为6?7μηι ；所述短切玻璃纤维长度为5?8mm，单丝直径为9?13μηι。8.如权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于所述电磁波反射层沿电磁波入射方向短切碳纤维在混合租中的质量百分数梯度分布为:5%、10%、15%和100%。9.如权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于所述电磁波反射层沿电磁波入射方向短切碳纤维在混合毡中的质量百分数梯度分布为:3%、8%、13%和100%。10.如权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料，其特征在于所述电磁波反射层沿电磁波入射方向短切碳纤维在混合毡中的质量百分数梯度分布为:4%、9%、14%和100%。
【专利摘要】本发明公开了一种电磁屏蔽复合材料。采用电磁波吸收层和电磁波反射层交替叠加作为电磁屏蔽功能体；电磁波吸收层采用基体树脂、纤维载体与电磁吸收功能体复合而成；电磁波反射层采用基体树脂、电磁梯度反射功能体复合而成；叠加的电磁波反射层中短切碳纤维质量百分含量沿电磁波入射方向梯度升高。本发明电磁屏蔽复合材料使得入射的电磁波产生多重反射，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；且梯度结构的反射层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。
【IPC分类】H05K9/00
【公开号】CN105555112
【申请号】CN201610044032
【发明人】王钧, 陈润华, 杨小利
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月22日