CN110213951A - 一种电磁屏蔽泡棉及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁屏蔽泡棉，其特征在于，包括泡沫铝支撑基材及浇注在所述泡沫铝支撑基材上的混合填充胶体；所述混合填充胶体由如下重量份数的各组分组成：液态导热硅胶70~90份、电磁波吸收剂10~30份、硫化剂1~5份、扩链剂1~5份、消泡剂1~5份。本发明还公开了所述电磁屏蔽泡棉的制备工艺。本发明涉及的电磁屏蔽泡棉具有综合性能佳、减震和电池屏蔽特性优异的优点。

Description

一种电磁屏蔽泡棉及其制备工艺

技术领域

本发明属于泡沫材料技术领域，涉及一种电子设备用导电泡棉，尤其涉及一种电磁屏蔽泡棉及其制备工艺。

背景技术

随着目前电子行业的快速发展，各种电子设备层出不穷，它们给人们的生活提供了极大的便利，同时也带来了严重的电磁污染。它们不仅危害人的身体健康，也对电子设备的信息安全及周围设备的***稳定性构成威胁。电子设备中电磁兼容(EMC)问题已然成为了生产厂商不得不考虑的问题。

在具体EMC设计中，通常采用贴合导电金属层，例铜箔、铝箔等，来对屏蔽电子元件工作时产生的电磁波。这些传统的电池屏蔽材料虽具有良好的电磁屏蔽效能，但是由于自身重量大，无法适应目前轻量级设计要求。导电泡棉是一种新型的电磁屏蔽材料，主要包括普通导电泡棉，镀镍铜导电泡棉，镀金导电泡棉、镀碳导电泡棉，镀锡导电泡棉等种类。相较于贴合金属箔的方式，泡棉结构一方面可以用于屏蔽电磁波，另一方面，其具有优异的抗冲击性和抗挠曲的特性，可以对电子元件起到保护作用，同时经反复弯折后依然具有良好得电磁屏蔽效果，在未来折叠电子设备和曲面屏领域有着较大得发展潜力。

目前，电磁屏蔽泡棉主要采用三维多孔聚氨酯海绵为基材，这种基材为三维多孔结构，具有较大的比表面积，但随着电子技术的快速发展，对电磁屏蔽材料超薄化要求、以及电磁屏蔽材料表面电阻和垂直电阻特征的要求越来越高。现有电磁屏蔽泡棉的金属箔层与泡棉间的导电胶受温度的影响较大，在高温散热不佳环境下其粘接的黏性不够，容易出现松脱并产生间隙，影响其整体的屏蔽效能，无法满足复杂电磁环境下的屏蔽要求。

中国实用新型CN201473483U提供了一种将铜和镍附着在聚氨酯泡棉上制成的金属导电泡棉，在满足其具有电磁屏蔽效果的同时，避免了因单一镀铜，氧化性和耐腐蚀性较低造成性能降低的情况，但该实用新型存在以下问题：1.操作工艺繁琐复杂，需进行多次电镀操作才能使两种不同金属分别依次附着在聚氨酯泡棉上；2.铜和镍价格较高，对导电泡棉的成本无法进行有效控制；3.泡棉的孔隙率高，会导致整体材料的导电性和导热性有所降低，一方面影响产品电磁屏蔽效果，另一方面可能会造成热量蓄积，对电子元件的正常工作产生影响；4.大量的铜和镍会导致整体结构偏重，可能会对其应用产生影响；5.镀层长时间使用存在脱落的风险。

因此，开发一种具有优异的减震、电池屏蔽特性，且综合性能佳的电磁屏蔽泡棉显得尤为重要。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种电磁屏蔽泡棉及其制备工艺，这种电磁屏蔽泡棉制备工艺简单易操作，制备成本低廉，制备得到的电池屏蔽泡棉具有综合性能佳、减震和电池屏蔽特性优异的优点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种电磁屏蔽泡棉，包括泡沫铝支撑基材及浇注在所述泡沫铝支撑基材上的混合填充胶体；所述混合填充胶体由如下重量份数的各组分组成：液态导热硅胶70～90份、电磁波吸收剂10～30份、硫化剂1～5份、扩链剂1～5份、消泡剂1～5份。

优选地，所述泡沫铝是类似于聚氨酯泡棉的含有泡沫气孔的特种金属材料，可通过向熔体金属铝中添加发泡剂来制得。

进一步地，所述泡沫铝优选为空隙大小在0.1mm～10mm，孔隙率在80～98％之间的泡沫铝。

优选地，所述液态导热硅胶选用单组份高导热有机灌封胶，常温下粘度低，可配合硫化剂经80℃以上高温固化处理(例：Dow DOWSIL^TM3-6371、JRFT-E003等)。

进一步地，所述电磁波吸收剂是指通过吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量并将其转换为热能的一种材料，Fe基合金微粉是常见的电磁波吸收剂。

优选地，所述电池波吸收剂优选为Fe-Si-Cr合金微粉，其具有优异的磁性能，同时Cr元素的添加可以提高合金的抗氧化性和抗腐蚀性

优选地，所述电池波吸收剂D50为10-30um。

进一步地，所述硫化剂为有机过氧化物硫化体系，包括过氧化二苯甲酰、过氧化二乙丙苯、过氧新庚酸1,1-二甲基-3-羟丁酯中的任意一种或几种以任意比例的混合。

优选地，所述扩链剂为甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷。

优选地，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，包括GP型消泡剂、GPE型消泡剂、GPES型消泡剂中的任意一种或几种以任意比例的混合。

进一步地，所述电磁屏蔽泡棉的制备工艺，包括如下步骤：

步骤S1、把电磁波吸收剂、硫化剂、扩链剂、消泡剂及液态导热硅胶按比例投入搅拌釜内混合均匀，搅拌1h，搅拌速度为100～200r/min，得到混合填充胶体；

步骤S2、首先将泡沫铝固定在模具内，再将经过步骤S1制备获得的混合填充胶体倒入，使其充分填充泡沫铝；

步骤S3、对模具进行加热，升温至80～150℃，然后保温30min；

步骤S4、关闭温控设置，待冷却至室温，整体结构固化；

步骤S5、对整体结构固化后的产品进行相应裁切，得到成品。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的电磁屏蔽泡棉，相较于传统导电泡棉，具有更加优异的抗冲击性能，通过导热硅胶与电磁波吸收剂的填充，进一步提高了其导热性能和电磁屏蔽效果。同时泡沫铝的设计使得整体结构轻盈，不会为电子设备增加额外重量，其次，产品的抗氧化性和抗腐蚀性也相较于传统金属泡棉有明显提升。

具体实施方式

本发明提供一种电磁屏蔽泡棉，该泡棉由泡沫铝、液态导热硅胶、电磁波吸收剂及部分功能性助剂组分构成。整体结构中泡沫铝起到支撑作用，导热硅胶、电磁波吸收剂及其他功能性助剂组成的混合填充胶体经加热并搅拌均匀后，浇注至泡沫铝结构上，待冷却固化后即可得到目标产品。所述泡沫铝是类似于聚氨酯泡棉的含有泡沫气孔的特种金属材料，可通过向熔体金属中添加特殊发泡剂来制得，相较于聚氨酯泡棉上再进行电镀金属的方式，避免了镀层脱落的风险。其次泡沫铝质量轻，且具有优异的减震、吸收电磁波等特性，在电子设备内的应用潜力比较大，本发明专利所用泡沫铝结构优选空隙大小控制在0.1mm～10mm，孔隙率在80～98％；

进一步地，所述混合填充胶体，其配方组成及比重份数如下所示：液态导热硅胶70～90份、电磁波吸收剂10～30份、硫化剂1-5份、扩链剂1-5份、消泡剂1-5份。所述液态导热硅胶选用单组份高导热有机灌封胶，常温下粘度低，可配合硫化剂经80℃以上高温固化处理。所述电磁波吸收剂是指通过吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量并将其转换为热能的一种材料，Fe基合金微粉是常见的电磁波吸收剂，本专利优选Fe-Si-Cr合金微粉，其具有优异的磁性能，同时Cr元素的添加可以提高合金的抗氧化性和抗腐蚀性，优选D50在10-30um。所述硫化剂可采用有机过氧化物硫化体系，可供选择的有过氧化二苯甲酰、过氧化二乙丙苯、过氧新庚酸1,1-二甲基-3-羟丁酯。所述扩链剂采用甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷。所述消泡剂优选聚醚类消泡剂，具有抑泡时间长、效果好、消泡速度快、热稳定性好等特点。例GP型消泡剂、GPE型消泡剂、GPES型消泡剂。

进一步地，所述电磁屏蔽泡棉的制备工艺，包括如下步骤：

1.把电磁波吸收剂与导热硅胶及其他功能性助剂按比例投入搅拌釜内混合均匀，搅拌1h，转速100～200r/min；

2.泡沫铝固定在模具内，将上步骤获得的混合填充胶体倒入，使其充分填充泡沫铝；

3.对磨具升温至80～150℃，保温30min；

4.关闭温控设置，待冷却至室温，整体结构固化；

5.对所固化结构进行相应裁切，即可得到目标产品。

相较于传统导电泡棉，本发明专利的优势在于保证其优异的抗冲击性的同时，通过导热硅胶与电磁波吸收剂的填充，进一步提高了其导热性能和电磁屏蔽效果。同时泡沫铝的设计使得整体结构轻盈，不会为电子设备增加额外重量。其次，产品的抗氧化性和抗腐蚀性也相较于传统金属泡棉有所提升。

下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。

实施例1

实施例1提供一种电磁屏蔽泡棉，包括泡沫铝支撑基材及浇注在所述泡沫铝支撑基材上的混合填充胶体；所述混合填充胶体由如下重量份数的各组分组成：液态导热硅胶90份、电磁波吸收剂10份、过氧化二异丙苯2份、甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷2份、GPES型消泡剂2份；所述泡沫铝空隙大小在5mm，孔隙率在90％，购于昆山某公司，所述电磁波吸收剂采用青岛某公司生产的Fe-Si-Cr合金微粉，D50为20um，液态导热硅胶采用上海某公司牌号为YF-0125型高导热有机灌封胶。

所述电磁屏蔽泡棉的制备工艺，包括如下步骤：

步骤S1、把电磁波吸收剂、过氧化二异丙苯、甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷、GPES型消泡剂及液态导热硅胶按比例投入搅拌釜内混合均匀，搅拌1h，搅拌速度为100r/min，得到混合填充胶体；

步骤S2、首先将泡沫铝固定在模具内，再将经过步骤S1制备获得的混合填充胶体倒入，使其充分填充泡沫铝；

步骤S3、对模具进行加热，升温至100℃，然后保温30min；

步骤S4、关闭温控设置，待冷却至室温，整体结构固化；

步骤S5、对整体结构固化后的产品进行相应裁切，裁切成50×50×5mm，得到成品。

实施例2

实施例2提供一种电磁屏蔽泡棉，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，所述混合填充胶体由如下重量份数的各组分组成：液态导热硅胶80份、电磁波吸收剂20份、过氧化二异丙苯2份、甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷2份、GPES型消泡剂2份。

实施例3

实施例2提供一种电磁屏蔽泡棉，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，所述混合填充胶体由如下重量份数的各组分组成：液态导热硅胶70份、电磁波吸收剂25份、过氧化二乙丙苯3份、甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷3份、GP型消泡剂3份。

实施例4

实施例2提供一种电磁屏蔽泡棉，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，所述混合填充胶体由如下重量份数的各组分组成：液态导热硅胶75份、电磁波吸收剂15份、过氧化二乙丙苯4份、甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷4份、GP型消泡剂3份。所述硫化剂是过氧化二苯甲酰、过氧化二乙丙苯、过氧新庚酸1,1-二甲基-3-羟丁酯按质量比1:2:4混合而成。所述扩链剂为甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷。所述消泡剂是GP型消泡剂、GPE型消泡剂、GPES型消泡剂按质量比1:3:5混合而成。

实施例5

实施例2提供一种电磁屏蔽泡棉，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，所述混合填充胶体由如下重量份数的各组分组成：液态导热硅胶75份、电磁波吸收剂25份、过氧化二异丙苯5份、甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷5份、GPES型消泡剂5份。泡沫铝结构空隙大小控制在3mm，孔隙率在90％。

对比例1

对比例1提供一种电磁屏蔽泡棉，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，所述混合填充胶体由如下重量份数的各组分组成：液态导热硅胶90份、过氧化二异丙苯2份、甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷2份、GPES型消泡剂2份。

对比例2

对比例2提供一种电磁屏蔽泡棉，它与实施例1中的基本一致，不同的仅是，所述泡沫铝支撑基材替换为聚氨酯泡棉。

对比例3

对比例3提供一种市售50×50×5mm大小规格的导电泡棉。

为了进一步说明本发明实施例所述电磁屏蔽泡棉的技术效果，将上述各例中的电磁屏蔽泡棉的透过损耗(@1GHz)及导热性能进行测定，测试结果及测试方法见表1。

表1泡棉物理性能测试结果

从表1可见，本发明实施例提供的电磁屏蔽泡棉较市售产品电磁屏蔽效果更好，导热性能更佳。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁屏蔽泡棉，其特征在于，包括泡沫铝支撑基材及浇注在所述泡沫铝支撑基材上的混合填充胶体；所述混合填充胶体由如下重量份数的各组分组成：液态导热硅胶70~90份、电磁波吸收剂10~30份、硫化剂1~5份、扩链剂1~5份、消泡剂1~5份。

2.根据权利要求1所述电磁屏蔽泡棉，其特征在于，所述泡沫铝是类似于聚氨酯泡棉的含有泡沫气孔的特种金属材料，可通过向熔体金属铝中添加发泡剂来制得。

3.根据权利要求2所述电磁屏蔽泡棉，其特征在于，所述泡沫铝空隙大小0.1mm~10mm，孔隙率80~98%。

4.根据权利要求1所述电磁屏蔽泡棉，其特征在于，所述液态导热硅胶为单组份高导热有机灌封胶，常温下粘度低，可配合硫化剂经80℃以上高温固化处理。

5.根据权利要求1所述电磁屏蔽泡棉，其特征在于，所述电磁波吸收剂是指通过吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量并将其转换为热能的一种材料。

6.根据权利要求5所述电磁屏蔽泡棉，其特征在于，所述电池波吸收剂为Fe-Si-Cr合金微粉；所述电池波吸收剂D50为10-30um。

7.根据权利要求1所述电磁屏蔽泡棉，其特征在于，所述硫化剂为有机过氧化物硫化体系，包括过氧化二苯甲酰、过氧化二乙丙苯、过氧新庚酸1,1-二甲基-3-羟丁酯中的任意一种或几种以任意比例的混合。

8.根据权利要求1所述电磁屏蔽泡棉，其特征在于，所述扩链剂为甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷。

9.根据权利要求1所述电磁屏蔽泡棉，其特征在于，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，包括GP型消泡剂、GPE型消泡剂、GPES型消泡剂中的任意一种或几种以任意比例的混合。

10.根据权利要求1-9任一项所述电磁屏蔽泡棉，其特征在于，所述电磁屏蔽泡棉的制备工艺，包括如下步骤：

步骤S1、把电磁波吸收剂、硫化剂、扩链剂、消泡剂及液态导热硅胶按比例投入搅拌釜内混合均匀，搅拌1h，搅拌速度为100~200r/min，得到混合填充胶体；

步骤S2、首先将泡沫铝固定在模具内，再将经过步骤S1制备获得的混合填充胶体倒入，使其充分填充泡沫铝；

步骤S3、对模具进行加热，升温至80~150℃，然后保温30min；

步骤S4、关闭温控设置，待冷却至室温，整体结构固化；

步骤S5、对整体结构固化后的产品进行相应裁切，得到成品。