[发明专利]一种竹炭基电磁屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，电磁干扰，电磁环境污染等问题也变得越来越严重。电磁辐射会对各种电子设备，信息系统造成电磁干扰，造成数据传输错误，引发各种事故。人体长期暴露于电磁辐射下，可使细胞膜和蛋白质结构发生改变，破坏人体的生物结构和神经系统，产生视力下降，记忆减退，精神紊乱等后果，严重者甚至会诱发癌症、白血病等。因此，电磁干扰的问题受到了广泛的关注，采用电磁屏蔽材料是行之有效的技术途径之一，相对于传统的金属类屏蔽材料，目前电磁屏蔽材料向着轻、薄、易加工的方向发展。

金属、导电塑料(包括涂层)、石墨碳材料和导电高聚物是目前所用的四大类电磁屏蔽和抗静电材料。金属材料，如Ag、Ni、Cu、Al等具有电磁屏蔽系数(SE)高和机械性能好等优点，但成本高、比重大、易腐蚀、加工性能差且存在电磁波的较强反射。导电高聚物是由绝缘的有机高分子材料与各种导电性物质(铜、石墨、碳粉等)均匀复合或形成表面导电膜(金属化)等方式制得的一种导电高分子复合材料，它具有成型简便、重量轻、成本低、材料的电学和机械性能可调等优点，但也存在均匀性差，提高电导率受限和难兼容电学和力学性能的局限性。

目前，关于电磁屏蔽材料的制备主要从材料的电磁性能和吸波性能特性两个方面来进行研究和设计。一般来说，材料的导电性越好，其电磁屏蔽性能也越好，炭材料在用作电磁屏蔽材料方面基本上是将各种形态的炭材料作为“导电添加剂”加入到高分子基体中，以制备出高导电的复合材料。但是，这些高分子材料的电磁屏蔽性能仍不够理想，因为有些电子仪器在工作时需要透气散热，有散热孔，而散热孔会造成电磁波的泄露。

发明内容

本发明是为了解决目前填充型电磁屏蔽材料填料分布不均匀，成本高，电学和力学性能差、散热孔会造成电磁波泄露等的问题，本发明提供了一种具有导电性高、能耐高温、耐腐蚀、填料分布均匀、成型工艺简便、成本低廉、电磁屏蔽效果好的竹炭基电磁屏蔽复合材料及其制备方法。

本发明中，竹炭基电磁屏蔽复合材料按质量份数由20～90份的聚合物树脂、14～50份的导电介质、0～10份的导磁介质和0.2～0.3份的偶联剂制成。

竹炭基电磁屏蔽复合材料的制备步骤如下：一、用粉碎机将竹子粉碎成竹粉，在电热鼓风干燥箱中75℃～85℃条件下干燥18～24小时，冷却至室温后再把竹粉放入管式炉中，在惰性气体保护下以3～5℃/min的升温速率开始升温，当温度升到120℃～200℃时，保温0.5～1小时，继续以3～5℃/min的升温速率加热至600℃～800℃的炭化温度，保温1～2小时后冷却至室温，制得竹炭粉；二、按质量份数将4～7份金属粒子添加剂溶于水中，形成浓度为0.25～1mol/L的金属盐溶液，然后向金属盐溶液中加入10～50份的竹炭粉，置于超声波中超声分散10min～30min，然后将含有竹炭粉和金属粒子添加剂的溶液进行干燥处理，用球磨机球磨成40目的竹炭粉-金属粒子添加剂混合粉末；三、将竹炭粉-金属粒子添加剂混合粉末及0.2～0.3份偶联剂放入有机溶剂中超声分散得溶液A，将0～10份的导磁介质粉末和20～90份聚合物树脂也溶于有机溶剂中得溶液B；四、将溶液A与B混合，再用超声波进行分散处理，分散处理温度为20℃～50℃，处理时间为0.5h～2h，得竹炭基复合材料混合溶液；五、将制得的竹炭基复合材料混合溶液浇铸到模具中，放入真空箱中70℃抽真空30min～60min后，干燥后在入热压机热压固化成型，热压温度为135℃～220℃，压力为5MPa～15MPa，热压时间为15～20min；六、将压制成型的试样放到真空炉中进行煅烧，煅烧温度先以3～5℃/min的升温速率升温到400℃～500℃，保温0.5～1小时，再以1～3℃/min的升温速率升温到1000～1400℃，保持温度1～2小时，然后自然冷却到室温，即制得竹炭基电磁屏蔽复合材料。

本发明制备的竹炭基电磁屏蔽复合材料有以下优点：

1、密度小，质量轻：本发明制备的竹炭基电磁屏蔽复合材料，密度为1.83～2.32g/cm³，厚度为4.5mm的本发明的复合材料，其屏蔽效果与4mm的金属铝效果相当，而质量(面积相同)仅为铝屏蔽材料的64％；