[发明专利]高导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法，一种导热的电磁屏蔽层状复合材料，其包含导热填料以及聚合物基体，所述导热填料为包括片状导热填料和液态金属的复合填料，导热填料具有垂直取向结构。所述的垂直取向结构是通过将导热填料与聚合物基体共混制成薄片，将多层薄片堆叠热压固化，最终通过垂直切割获得具有垂直取向结构的复合材料。本发明的复合材料实现了垂直取向结构设计，来实现复合材料在高导热和高屏蔽效能的统一。

技术领域

本发明涉及功能复合材料领域，具体为一种兼具高导热和电磁屏蔽性能的层状结构复合材料。

背景技术

导电聚合物复合材料因其质轻、良好的可加工成型性、性能可调等优点，成为近年来智能高分子材料领域重要的研究发展方向。随着5G通讯技术的发展，电子产品对于电子材料的要求越来越倾向于轻薄化、多功能兼容和高可靠性以及稳定性。尤其是对电磁屏蔽性能以及导热性能的综合需求。因此，探索新型高效多功能的高导热电磁屏蔽材料至关重要。

目前研究表明，通过提高屏蔽材料的电导率是实现高屏蔽性能屏蔽材料的有效策略。例如：二维过渡金属碳化物(MXenes)已被研究者作为一种有前景的石墨烯替代品，用于实现屏蔽材料卓越的电磁干扰屏蔽效能。因为其具有超高电导率(5.8×10⁴S/m)，使得相应的复合材料屏蔽效能在X波段可以超过70dB(F.Shahzad,et al.,Science 353(2016)1137-1140.)。然而，目前的大多数电磁屏蔽复合材料并不具有优异的导热性能。因此，如何在电磁屏蔽材料体系内部构筑高质量稳定的导电以及导热网络是制备兼具电磁屏蔽以及导热功能复合材料的关键。

发明内容

本发明旨在制备一种兼具高导热和电磁屏蔽性能的层状结构复合材料。

本发明一个方面提供了一种导热的电磁屏蔽层状复合材料，其包含导热填料以及聚合物基体，所述导热填料为包括片状导热填料和液态金属的复合填料，导热填料具有垂直取向结构。

本发明另一个方面提供了本发明的导热的电磁屏蔽层状复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

1)制备导热填料，将液态金属分散在溶剂中，获得液态金属分散液；将片状导热填料加入到液态金属分散液中，超声分散后干燥获得导热填料；

2)将导热填料与制备聚合物基体的高分子聚合物及其对应的固化剂进行混合，并制成厚度在0.5mm以下的薄膜，将薄膜堆叠后热压固化，获得具有层状结构的复合材料；

3)沿着具有层状结构的复合材料延展方向的垂直方向切割成片状，获得导热的电磁屏蔽层状复合材料。

在本发明的技术方案中，所述的聚合物基体由高分子聚合物及其对应的固化剂制备而得，所述的高分子聚合物选自聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚萘二甲酸乙二醇脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、硅橡胶、天然橡胶、热塑性硅胶。

在本发明的技术方案中，片状导热填料选自膨胀石墨、石墨片、石墨烯、金属箔。

在本发明的技术方案中，膨胀石墨选自10目～1000目，优选50-200目。

在本发明的技术方案中，所述的液态金属优选为镓、铋、铟、锡和锌中的多种金属的合金，优选为锡锌合金、铋铟锡合金、铋铟锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡合金或镓锡锌合金。

在本发明的技术方案中，液态金属尺寸在1μm～100μm。

在本发明的技术方案中，所述的垂直取向结构是通过将导热填料与聚合物基体共混制成薄片，将多层薄片堆叠热压固化，最终通过垂直切割获得具有垂直取向结构的复合材料。

在本发明的技术方案中，片状导热填料占导热的电磁屏蔽层状复合材料的1wt％～80wt％，优选为20wt％～50wt％。