专利名称：一种新型电磁屏蔽复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于电磁屏蔽材料领域，特别涉及由导电填料和铁磁性填料组成、制备温度低、工艺简便的一种新型电磁屏蔽复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着无线通讯技术的飞速发展，电磁干扰，电磁信息泄露，电磁环境污染等问题也变得越来越严重。目前，几乎所有的电子和电器设备都不可避免的受到电信号和磁信号的干扰。因此，电磁干扰的问题受到广泛的关注，电磁屏蔽材料的研究也成为一个热点，对于国民经济的可持续发展战略具有重要的意义。相对于传统的金属类屏蔽材料，目前的电磁屏蔽材料向着轻、薄、易加工的方向发展，以适应微电子工业中无源器件的发展。
近几年来，电磁屏蔽复合材料方面的研究集中在两类材料。第一类主要是在聚合物中添加导电颗粒，如银，铜，镍，铁或碳纳米管等，通过在聚合物基体内形成导电通路来提高聚合物的导电性，从而提高电磁屏蔽效能。这类屏蔽材料主要的问题是，如果要到达较高的屏蔽效能则需要较高的成本，同时只具有单一的电屏蔽的功能，且反射损耗太大，容易造成二次电磁干扰。
第二类屏蔽材料主要是把软磁性材料添加到聚合物中来实现电磁屏蔽。例如，将镍锌铁氧体、六角铁氧体颗粒或其他磁性颗粒添加到聚合物中。由于添加颗粒的电阻较高，复合材料的导电性不够理想，使得这类屏蔽材料的屏蔽效能不够理想。
最近，有人将导电颗粒和磁性颗粒同时添加到聚合物中制备了一类兼备电屏蔽和磁屏蔽的复合材料。例如把镍颗粒和羰基铁或镍颗粒和镍锌铁氧体添加到聚合物中，但是这类材料只能在低频范围较好的屏蔽电磁波。通讯技术向更高频率发展的趋势迫切需要发展在更高频率更宽范围内也能屏蔽电磁波的屏蔽材料。
本发明中我们以六角铁氧体相、金属相和有机聚合物组分构成新型的三元复合材料，开发出了一系列的电磁屏蔽复合材料。在这类材料中，高电阻的六角铁氧体不仅起到绝缘相的作用，将高电导的镍颗粒隔离，有效地减小了涡流效应对复合材料铁磁性的影响，而且起到铁磁体的作用，显著地提高了复合材料的磁性。同时，这类材料的应用频率范围大大提高，在8.2-12.4GHz范围内，总电磁屏蔽效能在30-70dB之间，具有很好的应用前景。
发明内容
本发明提供一种新型的电磁屏蔽复合材料及其制备方法。其特征在于所述新型电磁屏蔽复合材料包括无机材料六角铁氧体[如Z型平面六角铁氧体(Ba3Co2Fe23O41，Ba3Co2Fe24O41)或Y型平面六角铁氧体(Ba2Co2Fe11.5O22，Ba2Co2Fe2O22)]、导电金属镍粉(Ni)，以及聚合物材料聚偏氟乙烯(PVDF)。其配方体积比为镍7.5～45％，六角铁氧体5～42.5％，聚偏氟乙烯50％。所述无机材料的粒度为镍2～3μm，六角铁氧体10～30μm。
本发明实施的工艺流程如下1)体积配料按上述体积配方取2～3μm的镍粉7.5～45％，10～30μm的六角铁氧体粉5～42.5％，聚偏氟乙烯50％。
2)配样将镍粉、聚偏氟乙烯以及铁氧体粉按照上述比例搅拌，混合均匀。
3)成型将混合均匀的粉末放在粉末压片机上，在温度为180～220℃，压力为10～15MPa的条件下，热压15～20min成型。
本发明的有益效果是通过简单的复合作用，将铁磁性颗粒和导电颗粒按照一定的体积比填充到聚合物基体中，使得复合材料同时具有优良的电屏蔽和磁屏蔽的特性，得到Ba3Co2Fe23O41-Ni-PVDF和Ba3Co2Fe24O41-Ni-PVDF体系的总屏蔽效能在8.2-12.4GHz范围内为30～70dB；Ba2Co2Fe11.5O22-Ni-PVDF，和Ba2Co2Fe12O22-Ni-PVDF体系的总屏蔽效能在8.2-12.4GHz范围内为30～50dB。上述四种三相复合体系采用简单热压工艺进行材料成型，缩短了制备时间，在短时间内获得了性能良好的电磁屏蔽复合材料。
图1三相复合材料的总屏蔽效能随频率的变化规律，其中图1(a)～(d)分别为Ba3Co2Fe23O41-Ni-PVDF，Ba3Co2Fe24O41-Ni-PVDF，Ba2Co2Fe12O22-Ni-PVDF，和Ba2Co2Fe11.5O22-Ni-PVDF三相复合体系。屏蔽效能的单位为dB。
图2三相复合材料的总屏蔽效能，反射屏蔽效能及吸收屏蔽效能随镍/(镍+铁氧体)体积比的变化规律。
具体实施例方式
本发明的目的是提供一种新型的电磁屏蔽复合材料及其制备方法。以Ba3Co2Fe23O41-Ni-PVDF，Ba3Co2Fe24O41-Ni-PVDF，Ba2Co2Fe11.5O22-Ni-PVDF，和Ba2Co2Fe12O22-Ni-PVDF四种三相复合体系作为实验对象。先按照配方将三种粉体混合均匀后，在低温下热压成型。
本发明实施的工艺流程如下1)体积配料按上述体积配方取2～3μm的镍粉7.5～45％，10～30μm的六角铁氧体粉5～42.5％，聚偏氟乙烯50％。
2)配样将镍粉、聚偏氟乙烯以及铁氧体粉按照上述比例搅拌，混合均匀。
3)成型将混合均匀的粉末放在粉末压片机上，在温度为180～220℃，压力为10～15MPa的条件下，热压15～20min成型。
以下例举实施例对本发明予以进一步说明。
实施例1按照表一中所列配方称取适量镍粉、Y型六角铁氧体与0.416g聚偏氟乙烯混合均匀后置于模具内，于200℃，15MPa下热压15min成型，可以得到一系列样品。
表一实施例1成分配方
说明每一种复合材料中均含有50vol％PVDF，重量为0.416g实施例2按照表二中所列配方称取适量镍粉、Y型六角铁氧体与0.416g聚偏氟乙烯混合均匀后置于模具内，于200℃，15MPa下热压15min成型，可以得到一系列样品。
表二实施例2成分配方
说明每一种复合材料中均含有50vol％PVDF，重量为0.416g。
实施例3按照表三中所列配方称取适量镍粉、Z型六角铁氧体与0.416g聚偏氟乙烯混合均匀后置于模具内，于200℃，15MPa下热压15min成型，可以得到一系列样品。
表三实施例3成分配方
说明每一种复合材料中均含有50vol％PVDF，重量为0.416g。
实施例4按照表四中所列配方称取适量镍粉、Z型六角铁氧体与0.416g聚偏氟乙烯混合均匀后置于模具内，于200℃，15MPa下热压15min成型，可以得到一系列样品。
表四实施例4成分配方
说明每一种复合材料中均含有50vol％PVDF，重量为0.416g。
权利要求
1.一种新型的电磁屏蔽三相复合材料，其特征在于所述新型电磁屏蔽复合材料中包括无机材料六角铁氧体、导电金属镍粉，以及聚偏氟乙烯PVDF，其体积比配方为镍7.5～45％，铁氧体5～42.5％，聚偏氟乙烯50％。
2.根据权利1所述新型的电磁屏蔽三相复合材料，其特征在于所述电磁屏蔽复合材料中无机颗粒的粒度为镍2～3μm，六角铁氧体10～30μm。
3.根据权利1所述新型的电磁屏蔽三相复合材料，其特征在于所述六角铁氧体为Z型平面六角铁氧体Ba3Co2Fe23O41、Ba3Co2Fe24O41或Y型平面六角铁氧体Ba2Co2Fe11.5O22、Ba2Co2Fe2O22。
4.一种权利要求1所述电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于所述复合材料采用热压工艺制备，其流程为1)体积配料按上述体积配方取2～3μm的镍粉7.5～45％，10～30μm的六角铁氧体粉5～42.5％，聚偏氟乙烯50％；2)配样将镍粉、聚偏氟乙烯以及铁氧体粉按照上述比例搅拌，混合均匀；3)成型将混合均匀的粉末放在粉末压片机上，在温度为180～220℃，压力为10～15MPa的条件下，热压15～20min成型。
全文摘要
本发明公开了属于电磁屏蔽材料领域的一种由导电填料和铁磁性填料组成的新型复合材料及其制备方法。以Ba
文档编号H05K9/00GK1867243SQ20061008116
公开日2006年11月22日 申请日期2006年5月23日 优先权日2006年5月23日
发明者南策文, 李宝文, 沈洋 申请人:清华大学