CN109743873A - 一种高性能吸波填充材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高性能吸波填充材料，包括以下组分：电磁吸收材料、活性炭、热塑性弹性体、有机溶剂、阻燃剂。本发明提出一种高性能吸波填充材料，电磁波吸收材料能够将投射到自身表面，产生磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等极化机制，吸收掉大部分电磁波，并通过材料的电或磁损耗将电磁能量转换为热能或者其他形式的能量而耗散掉，且反射、散射和透射都低。此外，活性炭吸附在电磁吸收材料表面，可以显著强化其电磁性能。

Description

一种高性能吸波填充材料及其制备方法

技术领域

本发明属于复合功能材料技术领域，涉及一种高性能吸波填充材料及其制备方法。

背景技术

近些年，随着电磁波辐射问题的愈发严重，电磁污染被社会广泛重视，传统的电磁波吸收材料主要应用形式包括涂覆型和结构型的吸波材料。这两种结构的吸波材料只能针对于特定的工作环境，例如：移动终端及各种大型电子设备等。在传统的领域，这两种形式结构仍存在很大的局限性。

现有专利CN108081704A提供了一种电磁缺陷填充材料的制备方法，其通过热塑性弹性体及电磁波吸收材料的混炼造粒，挤出成型制得目标产品。但该工艺制得的电磁缺陷填充材料，其电磁波吸收材料的占比偏低，不足50%，不能起到较好的电磁波吸收性能，同时该目标产品不能具备较好的阻燃性能，所以其应用的场合有一定局限性。

现有专利CN101087513A提供了一种非连续体导电介质吸波平板的制备方法，将导电孤岛与聚合物基体制成复合材料后造粒，形成导电孤岛复合颗粒，在其外表面涂覆一层绝缘透波粘合剂后浇注成非连续体平板复合材料，在外表面加覆一层玻璃纤维布起到阻燃作用。但该工艺制得的目标产品为板材结构，在施工时，如果面临复杂的应用环境，电磁缺陷难以填充完全。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高性能吸波填充材料以及制备该高性能吸波填充材料的方法，旨在解决现有技术专利所面临的电磁波吸收材料占比低，电磁波吸收性能差、阻燃性能差、应用领域有限等缺点。

技术方案：本发明提供了一种高性能吸波填充材料，以重量组分计，包括以下组分：电磁吸收材料80-100份、活性炭10-20份、热塑性弹性体5-30份、有机溶剂100-150份、阻燃剂5-10份。

本发明提出一种高性能吸波填充材料，电磁波吸收材料能够将投射到自身表面，产生磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等极化机制，吸收掉大部分电磁波，并通过材料的电或磁损耗将电磁能量转换为热能或者其他形式的能量而耗散掉，且反射、散射和透射都低。此外，活性炭吸附在电磁吸收材料表面，可以显著强化其电磁性能。

进一步的，上述的高性能吸波填充材料，以重量组分计，还包括以下组分：功能性助剂0.1-5份。

进一步的，上述的高性能吸波填充材料，所述电磁波吸收材料为Fe-Ni合金、Fe-Si合金、Fe-Co合金、Sendust合金中的一种或多种混合使用。电磁波吸收材料可以根据需要进行选择，其属于磁损耗型吸收剂，依靠磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等极化机制衰减吸收电磁噪音，具有强吸收，效果好、厚度薄、工作频带宽、重量轻、粘结强度高等特点。

进一步的，上述的高性能吸波填充材料，所述电磁波吸收材料的D50：40-90μm。

进一步的，上述的高性能吸波填充材料，所述活性炭为表面经电磁改性后的活性碳粉，粒度为100-400目。活性炭优选表面经电磁改性后的活性碳粉，强化电磁性能最优。

进一步的，上述的高性能吸波填充材料，所述热塑性弹性体为SBS、SEBS、SIS、TPU、APAO中的一种或多种混合使用。

进一步的，上述的高性能吸波填充材料，所述有机溶剂为乙醇、丙酮、环己酮、环己烷、二甲苯、二甲基甲酰胺、丙二醇甲醚中的一种或多种混合使用。

进一步的，上述的高性能吸波填充材料，所述阻燃剂为有机氮系阻燃剂，包括三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸酯。氮系阻燃剂一般为白色晶状细粉末，粒径10μm～50μm，容易分散。密度1.5cm～1.7g/cm。氮系阻燃剂有很多优点：高效阻燃；不含卤素；无腐蚀作用，因而减少了机械被腐蚀问题；耐紫外光照；电性能好，在电子电器制品中优势最为明显；不褪色，不喷霜；可回收再利用。阻燃机理为：在燃烧过程中产生膨胀碳层达到隔热、隔氧、防止表面火焰进一步扩散，达到防火、阻燃作用，并且低烟、无毒、无熔滴，是一种高效的环保型阻燃剂。

进一步的，上述的高性能吸波填充材料，所述功能性助剂包括抗氧剂、消泡剂、流平剂、润滑剂、增稠剂、硅烷偶联剂。

所述抗氧剂包括二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌；N-苯基-α-萘胺和烷基吩噻嗪；苯并三氮唑衍生物和巯基苯并噻唑衍生物；所述溶剂为正己烷、二甘醇单乙基醚、4-甲基-2-戊酮、醋酸正丁酯、2-乙氧基乙醇、丁酮、甲基异丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、丁醇、丙二醇甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、卤代烷烃中的一种或几种的混合。

所述消泡剂包括乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷。

所述流平剂为硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷或丙烯酸酯类和氟改性的丙烯酸酯类的一种或几种混合。

所述润滑剂包括脂肪酸酰胺类、油酸类、聚酯类、合成酯类、羧酸类中的一种或者多种混合。

所述增稠剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素；聚丙烯酸盐，丙烯酸、甲基丙烯酸的均聚物或共聚物乳液；聚氨酯类增稠剂；膨润土、凹凸棒土、硅酸铝。

所述硅烷偶联剂包括KH550、KH560、KH570、SI-69、A-172、Z-6020、Z-6173、KBM-603。

本发明还提供一种高性能吸波填充材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将电磁波吸收材料与活性炭混合，经辊压机干法混合造粒，将粉末整齐、均匀辊压拟合，再经碾磨机最终混合压缩后，制成压缩片剂；

第二步，将热塑性弹性体与有机溶剂、阻燃剂及功能性助剂混合搅拌均匀，制得湿法造粒液；

第三步，将第一步获得的压缩片剂与第二步获得的造粒液均匀混合，经螺杆挤出机湿法混合造粒，挤出过滤干燥，即得所述高性能吸波填充材料。

本发明所述的高性能吸波填充材料的制备方法，方法合理，制备方便，所述压缩片剂由电磁波吸收材料与活性炭经干法造粒制得，活性炭吸附在电磁吸收材料表面，可以强化其电磁性能。

进一步的，上述的高性能吸波填充材料的制备方法，所述造粒温度为50-90℃；所述干燥温度为80-120℃。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的高性能吸波填充材料，电磁波吸收性能优、阻燃性能佳、应用领域广，具有极大的应用前景。

附图说明

图1为本发明所述的高性能吸波填充材料的制备方法的流程图；

图2为本发明所述的高性能吸波填充材料的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

一种高性能吸波填充材料，以重量组分计，包括以下组分：电磁吸收材料：Fe-Si合金80份，D50：40μm；表面经电磁改性后的活性碳粉10份，粒度为100目；热塑性弹性体：SIS 5份、有机溶剂：环己烷100份、阻燃剂：三聚氰胺氰尿酸5份、功能性助剂由流平剂：聚二甲基硅氧烷0.04份，抗氧剂：4-甲基-2-戊酮0.03份和硅烷偶联剂：KH560 0.03份组成。

上述高性能吸波填充材料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

第一步，将电磁波吸收材料与活性炭混合，经辊压机干法混合造粒，将粉末整齐、均匀辊压拟合，再经碾磨机最终混合压缩后，制成压缩片剂；

第二步，将热塑性弹性体与有机溶剂、阻燃剂及功能性助剂混合搅拌均匀，制得湿法造粒液；

第三步，将第一步获得的压缩片剂与第二步获得的造粒液均匀混合，经螺杆挤出机湿法混合造粒，造粒温度为50℃；挤出的颗粒经滤网过滤后再经80℃烘干干燥后，得到目标产品一种具有阻燃及优异电磁波吸收性能的填充材料。如图2所示，填充材料由内至外，依次为电磁波吸收材料、活性炭、热塑性弹性体胶层。

实施例2

一种高性能吸波填充材料，以重量组分计，包括以下组分：电磁吸收材料：Fe-Ni合金50份和Fe-Co合金50份，D50：90μm；表面经电磁改性后的活性碳粉20份，粒度为400目；热塑性弹性体TPU 10份和APAO 20份、有机溶剂：二甲基甲酰胺150份、阻燃剂：三聚氰胺10份、功能性助剂由抗氧剂：N-苯基-α-萘胺和烷基吩噻嗪1份、消泡剂：聚氧丙烯甘油醚1份、流平剂：聚二甲基硅氧烷1份、增稠剂：羟乙基纤维素1份、硅烷偶联剂包括 KH550 1份组成。

上述高性能吸波填充材料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

第一步，将电磁波吸收材料与活性炭混合，经辊压机干法混合造粒，将粉末整齐、均匀辊压拟合，再经碾磨机最终混合压缩后，制成压缩片剂；

第二步，将热塑性弹性体与有机溶剂、阻燃剂及功能性助剂混合搅拌均匀，制得湿法造粒液；

第三步，将第一步获得的压缩片剂与第二步获得的造粒液均匀混合，经螺杆挤出机湿法混合造粒，造粒温度为90℃；挤出的颗粒经滤网过滤后再经120℃烘干干燥后，得到目标产品一种具有阻燃及优异电磁波吸收性能的填充材料。如图2所示，填充材料由内至外，依次为电磁波吸收材料、活性炭、热塑性弹性体胶层。

实施例3

一种高性能吸波填充材料，以重量组分计，包括以下组分：电磁吸收材料：Sendust合金90份，D50：60μm；表面经电磁改性后的活性碳粉15份，粒度为200目；热塑性弹性体：SEBS 20份、有机溶剂：丙二醇甲醚120份、阻燃剂：三聚氰胺8份、功能性助剂由消泡剂：聚氧丙烯甘油醚1份、流平剂：聚二甲基硅氧烷1份、增稠剂：甲基纤维素1份组成。

上述高性能吸波填充材料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

第一步，将电磁波吸收材料与活性炭混合，经辊压机干法混合造粒，将粉末整齐、均匀辊压拟合，再经碾磨机最终混合压缩后，制成压缩片剂；

第二步，将热塑性弹性体与有机溶剂、阻燃剂及功能性助剂混合搅拌均匀，制得湿法造粒液；

第三步，将第一步获得的压缩片剂与第二步获得的造粒液均匀混合，经螺杆挤出机湿法混合造粒，造粒温度为80℃；挤出的颗粒经滤网过滤后再经90℃烘干干燥后，得到目标产品一种具有阻燃及优异电磁波吸收性能的填充材料。如图2所示，填充材料由内至外，依次为电磁波吸收材料、活性炭、热塑性弹性体胶层。

实施例4

一种高性能吸波填充材料，以重量组分计，包括以下组分：电磁吸收材料：Fe-Co合金微粉80份，D50：50μm；表面经电磁改性后的活性碳粉10份，粒度为300目；热塑性弹性体：SBS 5份、有机溶剂：乙醇150份、阻燃剂：三聚氰胺磷酸酯6份、功能性助剂由抗氧剂：2-乙氧基乙醇0.5份、流平剂：硅油0.5份、消泡剂：聚二甲基硅氧烷2份组成。

上述高性能吸波填充材料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

第一步，将电磁波吸收材料与活性炭混合，经辊压机干法混合造粒，将粉末整齐、均匀辊压拟合，再经碾磨机最终混合压缩后，制成压缩片剂；

第二步，将热塑性弹性体与有机溶剂、阻燃剂及功能性助剂混合搅拌均匀，制得湿法造粒液；

第三步，将第一步获得的压缩片剂与第二步获得的造粒液均匀混合，经螺杆挤出机湿法混合造粒，造粒温度为80℃；挤出的颗粒经滤网过滤后再经100℃烘干干燥后，得到目标产品一种具有阻燃及优异电磁波吸收性能的填充材料。如图2所示，填充材料由内至外，依次为电磁波吸收材料、活性炭、热塑性弹性体胶层。

实施例5

按照实施例4中工艺步骤制得目标产品，测试其不同频段内的电磁波反射率，参考标准GJB2038A-2011。测试结果如下表所示：

测试频段	6GHz	10GHz	14GHz	18GHz	20GHz
						反射率	-3.196dB	-3.891dB	-4.074dB	-5.208dB	-5.972dB

由上表结果表明，在较高频段内，该产品仍具有优异的电磁波吸收性能，电磁波反射率≤-6dB。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高性能吸波填充材料，其特征在于：以重量组分计，包括以下组分：电磁吸收材料80-100份、活性炭10-20份、热塑性弹性体5-30份、有机溶剂100-150份、阻燃剂5-10份。

2.根据权利要求1所述的高性能吸波填充材料，其特征在于：以重量组分计，还包括以下组分：功能性助剂0.1-5份，所述功能性助剂包括抗氧剂、消泡剂、流平剂、润滑剂、增稠剂、硅烷偶联剂。

3.根据权利要求1所述的高性能吸波填充材料，其特征在于：所述电磁波吸收材料为Fe-Ni合金、Fe-Si合金、Fe-Co合金、Sendust合金中的一种或多种混合使用。

4.根据权利要求3所述的高性能吸波填充材料，其特征在于：所述电磁波吸收材料的D50：40-90μm。

5.根据权利要求1所述的高性能吸波填充材料，其特征在于：所述活性炭为表面经电磁改性后的活性碳粉，粒度为100-400目。

6.根据权利要求1所述的高性能吸波填充材料，其特征在于：所述热塑性弹性体为SBS、SEBS、SIS、TPU、APAO中的一种或多种混合使用。

7.根据权利要求1所述的高性能吸波填充材料，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇、丙酮、环己酮、环己烷、二甲苯、二甲基甲酰胺、丙二醇甲醚中的一种或多种混合使用。

8.根据权利要求1所述的高性能吸波填充材料，其特征在于：所述阻燃剂为有机氮系阻燃剂，包括三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸酯。

9.一种高性能吸波填充材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，将电磁波吸收材料与活性炭混合，经辊压机干法混合造粒，将粉末整齐、均匀辊压拟合，再经碾磨机最终混合压缩后，制成压缩片剂；

第二步，将热塑性弹性体与有机溶剂、阻燃剂及功能性助剂混合搅拌均匀，制得湿法造粒液；

第三步，将第一步获得的压缩片剂与第二步获得的造粒液均匀混合，经螺杆挤出机湿法混合造粒，挤出过滤干燥，即得所述高性能吸波填充材料。

10.根据权利要求9所述的高性能吸波填充材料的制备方法，其特征在于：所述造粒温度为50-90℃；所述干燥温度为80-120℃。