[发明专利]一种金属纤维/聚合物复合电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种金属纤维/聚合物复合电磁屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着科学技术和电子工业的高速发展，各种数字化、高频化的电子电器设备急剧增加并逐步走入人们的生活，它们在带给人类生活方便和时尚的同时，也产生了危害人体健康的第四大污染——电磁辐射。电磁辐射会对人体的血液循环系统、内分泌系统、生殖系统、免疫系统以及大脑神经系统等产生不同程度的伤害，引发各种病变。与此同时，电子电器设备也正向着小型化、轻量化和高密度集成化方向发展，灵敏度越来越高，很容易受到外界电磁波干扰而出现误动、图像障碍等。目前，大部分电子电器设备的外壳采用聚合物材料制备，而聚合物材料本身对电磁波毫无屏蔽作用，因此，开发聚合物电磁屏蔽材料已迫在眉睫。

目前，聚合物电磁屏蔽材料主要有导电涂料、金属敷层屏蔽材料与填充复合型屏蔽材料三大类，填充复合型屏蔽材料由于具有良好且稳定的电磁屏蔽效能而受到广泛关注。目前，常用的合成树脂有聚苯醚、聚碳酸酯、ABS、尼龙和热塑性聚酯等；常用的导电填料有碳素系列(碳纤维、炭黑和石墨)和金属系列(金属粉末、金属纤维和金属合金)。相对于金属系列而言，碳素系列导电性较差，需要在其表面涂覆其他金属材料来提高导电性，生产成本较高。金属粉末或合金虽然导电性较好，但需要添加大量粉末或合金才能达到预期的屏蔽效果，导致成本较高且聚合物材料的力学性能下降。与金属粉末或合金相比，金属纤维具有较大的长径比和接触面积，当填充量相同时，金属纤维易形成导电网络，屏蔽效率高，综合性能好。目前，一种新型方法——“导电母粒法”解决了制备聚合物电磁屏蔽材料的许多技术难题，然而此法采用的金属纤维长度较短且母粒直径较小(约2mm)，难以保证金属纤维之间的充分接触；另外，由于金属纤维被增塑的聚合物夹带到模具中，因此在聚合物停止流动的模具边沿，相对缺少金属纤维，从而大大降低聚合物材料的电磁屏蔽效能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理且屏蔽效果良好的金属纤维/聚合物复合电磁屏蔽材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种金属纤维/聚合物复合电磁屏蔽材料，其特征在于，包括上层聚合物和下层聚合物，以及设置于上层聚合物和下两层聚合物之间的金属纤维毡，所述金属纤维毡的孔隙填充有聚合物。

上述的一种金属纤维/聚合物复合电磁屏蔽材料，所述金属纤维毡的厚度为0.5mm～10mm，上层聚合物的厚度为1mm～25mm，下层聚合物的厚度为1mm～25mm。

上述的一种金属纤维/聚合物复合电磁屏蔽材料，所述聚合物由环氧树脂或合成树脂与固化剂混合均匀后固化而成；所述固化剂为脂肪多元胺类固化剂、脂环多元胺类固化剂、脂肪芳香多元胺类固化剂、改性胺类固化剂、低分子聚酰胺类固化剂、酸酐类固化剂、叔胺类固化剂。

上述的一种金属纤维/聚合物复合电磁屏蔽材料，所述脂肪多元胺类固化剂为乙二胺或二乙撑三胺，所述脂环多元胺类固化剂为二氨甲基环己烷、孟烷二胺或六氢吡啶，所述脂肪芳香多元胺类固化剂为间苯二甲胺，所述改性胺类固化剂为β-羟乙基乙二胺、二乙撑三胺与环氧丙烷丁基醚加成物、羟甲基二乙基三胺或氰乙基化二乙撑三胺，所述低分子聚酰胺类固化剂为200固化剂、250固化剂、650固化剂或651固化剂，所述酸酐类固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、桐油酸酐或十二烷基代顺丁烯二酸酐，所述叔胺类固化剂为三乙醇胺、三乙胺或苄基二甲胺。

本发明还提供了该金属纤维/聚合物复合电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将直径为8μm～200μm的金属纤维切成长度为4mm～100mm的金属纤维段，然后将金属纤维段铺制成厚度为1mm～50mm且表面光滑的金属纤维毛毡；

步骤二、将步骤一中所述金属纤维毛毡置于真空烧结炉中，在真空度为10^-2Pa～10^-3Pa，烧结温度为1000℃～1300℃的条件下烧结1h～3h，得到烧结金属纤维毡；

步骤三、采用压制设备对步骤二中所述烧结金属纤维毡进行平整处理，得到厚度为0.5mm～10mm，孔隙度为60％～98％的金属纤维毡；

步骤四、将环氧树脂或合成树脂与固化剂按50～95∶5～50的质量比混合配制成聚合物溶液；

步骤五、将部分步骤四中所述聚合物溶液倒入模具中，常温静置1h～10h或加热至80℃～200℃后静置1h～10h得到半固态聚合物；所述半固态聚合物的厚度为1mm～25mm；