[发明专利]一种具有电磁屏蔽功能的聚酰亚胺复合薄膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电磁屏蔽功能的聚酰亚胺薄膜及其制备方法，尤其涉及通过纳米填充复合改性聚酰亚胺电磁屏蔽薄膜及其制备方法。

背景技术

随着通信市场的飞速发展，产品技术不断革新，高频高速信号对材料的要求也日益增加，不管是设计师还是柔性电路板(FPC)制造者，都在面临选择一适当的材料，满足高频信号特性，但制造加工容易，成本较低。然而这类材料往往容易受到电磁干扰(EMI)(也称电磁污染)。EMI会引发各种电子设备产生误动、图像或声音等信号失真，甚至无法工作，以及缩短电子设备的使用寿命或造成电子设备的损坏，严重的甚至使计算机等仪器无信息安全保障，导致秘密泄露，这点在国家安全和军事领域尤为重要。因此，对EMI的有效抑制是日益重要和迫切的课题。在各种EMI防护措施(屏蔽、滤波、接地等)中，屏蔽是抗电磁干扰最有效的方法之一。与此同时，在各类电子工业领域，无论是通信或是挠性印制电路领域，高分子材料因其价廉、质轻、加工性能好、产量高等独特的优点倍受青睐，但是由于电磁波可以畅通无阻地通过大多数高分子材料，因此，研制开发一种具有电磁屏蔽特性的高分子材料就显得十分迫切。

聚酰亚胺薄膜因其卓越的耐高温、力学和电气性能，成为电子电路设备，高压变频电机及高频通讯设备的绝缘材料的理想选择。与其他绝缘材料(环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂等)相比，PI薄膜虽然成本较其他材料而言较高，但它在作为挠性印制电路板的基材、耐高温电线及电缆等产品的外包绝缘层时，它在减少产品质量和提高产品性能方面都起到了极大的作用，成为电子电气及通讯领域高分子基材料的不二选择。

目前使用的高分子基电磁屏蔽复合材料，按照结构和制备方法分为本征型和复合型两大类。本征型屏蔽高分子材料由于本体刚度大、难溶、成型困难、成本昂贵，而且掺杂剂多属剧毒、强腐蚀物质，另外导电性与重复性较差以及导电率的变化范围比较窄等诸多因素限制了其作为电磁屏蔽材料的应用。复合型电磁屏蔽的高分子材料又可分为表层导电型和填充型。表层导电型一般采取贴金属箔、金属熔射、电镀或化学镀等进行树脂面处理或是涂覆银、铜以及镍等导电涂料。由于表层导电型电屏蔽材料多采用金属作为填料，价格昂贵，需要较大填充量才能达到理想的屏蔽效果，且金属容易沉积，使用过程中存在氧化，加工过程复杂等问题使得表层导电型电磁屏蔽材料只能应用于一些较为特殊的场合而不适合大规模生产。填充型复合屏蔽材料主要是由电绝缘性较好的合成树脂和具有优良导电性能的填料或其他纳米添加料混合制备而成，然而这类材料的常用制备工艺主要是注射成型、挤压成型及压塑成型等方法。与表层导电型材料相比，填充型材料具有一次成型的特性，降低了成本，提高产品的可靠性，因此成为电磁屏蔽材料的一个重要发展方向。

CN102555375A公开了一种新型聚合物基电磁屏蔽薄膜或片材及其制备方法。该电磁屏蔽材料由绝缘层和导电层交替层状排列而成，绝缘层为高分子树脂，导电层为二维导电物质填充高分子树脂，绝缘层和导电层具有较大的电阻率比。材料中存在大量的层状界面，而且二维片状导电物质取向且呈平行排列。其制备方法是将绝缘层和导电层物质分别投入微层共挤装置的两台挤出机中熔融塑化，两股熔体在汇合器处叠合成两层，经过n个层倍增器的切割和叠合后，得到2⁽ⁿ⁺¹⁾层的电磁屏蔽材料。本发明的电磁屏蔽材料的层数和导电层与绝缘层的层厚比分别由层倍增器个数和挤出机转速比决定，结构和性能具有可设计性，与传统方法制备的电磁屏蔽材料相比，具有高电磁屏蔽效果和高断裂伸长率。但是该方法制备出的产品的厚度有一定的限制，从而限制了其应用领域。

CN103160053A也公开了一种聚丙烯腈电磁屏蔽纳米复合材料的制备方法，首先采用硝酸银、碳纳米管、分散剂及聚丙烯腈为原料溶于二甲基甲酰胺中，进行溶液共混，然后在基板上流延后再在120-190℃干燥，薄膜成型的同时硝酸银分解成为纳米银颗粒分散在复合体系中，最终形成纳米银粒子、碳纳米管、分散剂及聚丙烯腈组成的复合材料。该发明提供的纳米银/碳纳米管/聚丙烯腈材料制备工艺简单，不需要复杂的设备，成型加工和屏蔽功能一次性完成，电磁屏蔽性能也较稳定可靠。但是，其对于碳系材料碳纳米管的预处理工艺条件较为复杂，时间较长，且涉及到强腐蚀性原料。