专利名称：电磁屏蔽复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料的制备方法，特别是一种轻型、高吸收低反射电磁波能力的高效电磁屏蔽复合材料的制备方法，属于复合材料领域。
背景技术：
随着科学技术和电子工业的发展，各种电子仪器设备的应用也日益增多，这些电子仪器设备无一不在放射着各种能量的电磁辐射，所以电磁干扰越来越突出，已经成为许多设备、系统能否正常发挥作用的主要障碍，同时电磁波对人类工作和生活环境的污染随之成为一个严重的社会问题，威胁着人类的健康，而且由于电磁波辐射的泄漏，常常导致某些国防或者军事信息泄密。
经文献检索发现，围绕电磁屏蔽复合材料的制备方法，有不少文献报道。如美国专利6,136,429，名称为“Electromagnetic Shielding and Wave Absorption Sheetand The Production of the Same”(电磁屏蔽和吸波片材及其制备方法)。该专利的技术特点在于通过将软磁性金属合金粉末涂附在绝缘体片材的两表面制备成软磁性合金粉末/绝缘体/软磁性粉末三明治式，或者同时将软磁性合金粉末分散在绝缘体片材中，再进一步制备成软磁性合金粉末/(绝缘体+粉末)/软磁性合金粉末三明治式片材。该技术一方面工艺复杂，另一方面软磁性合金粉末常常分布不均匀，从而影响电磁屏蔽效果。再如中国专利02124139.2，名称为“一种用于电磁屏蔽的石墨基复合材料的制备方法”。其特点在于将可膨胀石墨和可以产生磁性微粒的添加剂通过机械物理或溶液溶解的方法混合均匀，然后再较高温度下加热，并模压成型。由于以石墨为原料，成本相对较高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种轻质、高吸收低反射电磁波能力的高效电磁屏蔽复合材料的制备方法，使制备的电磁屏蔽复合材料成本低廉、工艺相对简单，具有密度低、重量轻、超宽频范围内屏蔽效果高的特点，且有效地解决了以往电磁屏蔽材料以电磁波的反射为主，只在某些频段内屏蔽有效的弊端。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用成本低廉、来源广泛的大量木质材料为原材料，经过浸渍处理、成型处理和无氧化高温烧成处理，并进一步对烧成处理的材料进行涂层处理，即得到一种性能优越的电磁屏蔽复合材料。
以下对本发明方法作进一步描述，方法步骤如下1)选择木质材料，并将木质材料在磁性金属盐的水溶液中浸渍预处理1-24小时后，取出干燥；2)再进一步将处理过的木质材料进行尺寸化处理，控制其尺寸和形状，并与改性树脂充分混合，在一定温度和一定压力下进行成型处理，并控制其孔隙率和孔隙分布；3)再进一步在非氧惰性气氛下并在250-1500℃温度范围内进行高温处理，升温速度1-20℃/分钟，保温时间1-6小时；4)将高温处理的材料用有机物进行涂层处理，控制一定的厚度，室温固化以后即得到轻质、高吸收低反射电磁波能力的高效电磁屏蔽复合材料。
步骤1)中，提高磁性金属盐浸渍率可以通过先将木质材料在非氧惰性条件下并在250℃-650℃温度范围内，以1-20℃/分钟的升温速度进行处理1-8小时；所描述的这种木质材料尤指稻草壳、稻草、谷糠、高梁壳、木材等。
步骤1)中的磁性金属盐，尤指碳酸镍(Ni2CO3)、碳酸氢镍(Ni(HCO3)2)、硝酸镍(Ni2NO3)、硫酸镍(Ni2SO4)、醋酸镍(Ni2(COOH)2)、盐酸镍(NiCl2)、碳酸铁(Fe2CO3)、碳酸氢铁(Fe(HCO3)2)、硝酸铁(Fe2NO3)、硫酸亚铁(Fe2SO4)、醋酸铁(Fe(COOH)2)、氯化铁(FeCl3)、氯化亚铁(FeCl2)中的一种或者几种。
步骤2)中改性树脂尤指酚醛树脂、糠醛树脂、尿醛树脂、呋喃树脂中的一种；改性树脂与尺寸化处理的木质材料的成型条件为成型温度100-350℃，成型压力为10-50Mpa。
步骤4)中某种有机物，指有机硅酮、丙烯酸、ABS树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种，同时步骤4)中涂层厚度范围为50-1000um。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明制得的电磁屏蔽复合材料成本低廉、工艺相对简单，具有密度低、重量轻、超宽频范围内屏蔽效果高的特点，同时本发明制备的电磁屏蔽复合材料还具有超宽频范围内高吸收、低反射电磁屏蔽的效果，有效地解决了以往电磁屏蔽材料以电磁波的反射为主，只在某些频段内屏蔽有效的弊端。本发明制备的电磁屏蔽材料可以应用于抗电磁干扰、电磁污染、通信和信息安全技术领域中的宽频电磁屏蔽材料，在电子、电气、通信、国防等领域有着良好的应用前景，如可应用于各类电子和电气产品，如电视、音响、VCD级、电脑、游戏机、微波炉、移动电话中，可以使电磁波泄漏降到国家卫生安全限值，确保人体健康，同时还可以有效地防止电磁波干扰而产生的电子和电力设备的误动作；将其应用于高功率雷达、微波医疗器械、微波粉碎机，能保护操作人员免受电磁辐射的危害；同时，本发明制备的电磁屏蔽材料用于消除城市内高大的建筑反射电磁波造成的通信和导航系统的电磁干扰重影。
具体实施例方式
结合本发明的内容提供以下三个实施例实施例一选取干燥木质材料-稻草壳为原材料，在非氧条件下以1℃/分钟的升温速度在250℃处理1小时，然后磁性金属盐-碳酸镍的水溶液中浸渍1小时后，取出干燥。将处理并干燥后的稻草壳粉末与改性树脂-酚醛树脂充分混合后在100℃、10MPA压力下压制成型，并进一步在非氧惰性气氛下，以1℃/分的速度升温至250℃，保温1小时进行无氧化处理。在高温处理后的试样上喷吐ABS树脂，厚度为50um，室温固化后制备得到在150MHZ-1.5GHZ范围内50dB以上屏蔽效果的电磁屏蔽复合材料。
实施例二选取干燥木质材料-谷糠为原材料，在非氧条件下以20℃/分钟的升温速度在650℃处理8小时，然后磁性金属盐-氯化铁的水溶液中浸渍24小时后，取出干燥。将处理并干燥后的谷糠材料粉末与改性树脂-呋喃树脂充分混合后在350℃、50MPA压力下压制成型，并进一步在非氧惰性气氛下，以20℃/分的速度升温至1500℃，保温6小时进行无氧化处理。在高温处理后的试样上喷涂丙烯酸树脂，厚度为1000um，室温固化后制备得到在150MHZ-1.5GHZ范围内65dB以上屏蔽效果的电磁屏蔽复合材料。
实施例三选取干燥木质材料-高梁壳为原材料，在非氧条件下以1℃/分钟的升温速度在450℃处理3小时，然后在磁性金属盐-硝酸镍的水溶液中浸渍12小时后，取出干燥。将处理并干燥后的高梁壳材料粉末与改性树脂-糠醛树脂充分混合后在250℃、30MPA压力下压制成型，并进一步在非氧惰性气氛下，以10℃/分的速度升温至875℃，保温4小时进行无氧化处理。在高温处理后的试样上喷涂有机硅酮树脂，厚度为500um，室温固化后制备得到在150MHZ-1.5GHZ范围内60dB以上屏蔽效果的电磁屏蔽复合材料。
权利要求
1.一种电磁屏蔽材料复合材料的制备方法，其特征在于，方法步骤具体如下1)选择木质材料，并将木质材料在磁性金属盐的水溶液中浸渍预处理1-24小时后，取出干燥；2)再进一步将处理过的木质材料进行尺寸化处理，控制其尺寸和形状，并与改性树脂充分混合，在一定温度和压力下进行成型处理，并控制其孔隙率和孔隙分布；3)再进一步在非氧惰性气氛下并在250-1500℃温度范围内进行高温处理，升温速度1-20℃/分钟，保温时间1-6小时；4)将高温处理的材料用有机物进行涂层处理，控制涂层厚度，室温固化以后即得到轻质、高吸收低反射电磁波能力的高效电磁屏蔽复合材料。
2.根据权利要求1所述的种电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征是，步骤1)中，提高磁性金属盐浸渍率采用以下方法先将木质材料在非氧惰性条件下并在250℃-650℃温度范围内，以1-20℃/分钟的升温速度进行处理1-8小时。
3.根据权利要求1或2所述的电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征是，所述的木质材料尤指稻草壳、稻草、谷糠、高梁壳、木材。
4.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征是，步骤1)中，所述的磁性金属盐，尤指碳酸镍、碳酸氢镍、硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍、盐酸镍、碳酸铁、碳酸氢铁、硝酸铁、硫酸亚铁、醋酸铁、氯化铁、氯化亚铁中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征是，步骤2)中，所述的改性树脂，尤指酚醛树脂、糠醛树脂、尿醛树脂、呋喃树脂中的一种。
6.根据权利要求1或5所述的电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征是，改性树脂与尺寸化处理的木质材料的成型条件为成型温度100-350℃，成型压力为10-50Mpa。
7.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征是，步骤4)中，所述的有机物，指有机硅酮、丙烯酸、ABS树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种。
8.根据权利要求1所述的电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征是，步骤4)中，所述的控制涂层厚度范围为50-1000um。
全文摘要
一种电磁屏蔽复合材料的制备方法，属于电磁屏蔽材料领域。本发明具体如下1)选择木质材料，并将木质材料在磁性金属盐的水溶液中浸渍预处理1－24小时后，取出干燥；2)再进一步控制其尺寸和形状，并与改性树脂充分混合，在一定温度和压力下进行成型处理，并控制其孔隙率和孔隙分布；3)再进一步在非氧惰性气氛下并在250－1500℃温度范围内进行高温处理，升温速度1－20℃/分钟，保温时间1－6小时；4)用有机物进行涂层处理，控制涂层厚度，室温固化。本发明制备的电磁屏蔽复合材料一方面具有成本低廉、来源广泛、密度低、超宽频范围内电磁屏蔽能力高的特点，另一方面具有较高的电磁波吸收能力，克服了以反射为主、屏蔽频段有限的弊端。
文档编号H05K9/00GK1484486SQ03141800
公开日2004年3月24日 申请日期2003年7月24日 优先权日2003年7月24日
发明者范同祥, 张荻, 刘庆雷 申请人:上海交通大学