一种低能量损耗的柔性导磁薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低能量损耗的柔性导磁薄膜及其制备方法，所述柔性导磁薄膜为扁平状的软磁粉末均匀分散在聚烯烃中形成的复合薄膜，所述聚烯烃中重均分子量与数均分子量之比大于1小于2.5。所述柔性导磁薄膜的制备方法为：将重均分子量与数均分子量之比大于1小于2.5的聚烯烃固体破碎研磨成粉末，与扁平状软磁粉末进行剪切混合，依次经过挤出和压延得到所述柔性导磁薄膜。本发明专利技术提供的导磁薄膜的磁损耗和介电损耗小、工作频率宽，适用于射频识别、无线充电等多种场景，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种低能量损耗的柔性导磁薄膜及其制备方法
本专利技术涉及电磁材料领域，具体涉及用于隔磁导磁场景的低能量损耗的导磁薄膜，尤其涉及一种低能量损耗的柔性导磁薄膜及其制备方法。。
技术介绍
近场通讯(NFC)、无线充电(WPC)、抗金属电子标签等场景，均需要运用导磁材料实现对磁场的聚焦和磁场能量的均匀分布，同时起到磁屏蔽作用。例如NFC是基于13.56MHz的射频识别系统，使用磁场作为载波。然而，当环形天线接近于金属箱、屏蔽箱、电路板的底部表面或片材表面如电池外壳时，可能不能够获得所设计的通讯范围，因为金属表面上感生的涡电流在与载波相反的方向上建立磁场，出现载波的衰减。此时需要可以屏蔽来自金属表面的载波的导磁材料。如具有通式为NiaZn1-aFe2O4的Ni-Zn铁氧体等烧结铁氧体材料、铁硅铝复合材料等。专利技术专利PCT/CN2012/070178公布了一种烧结铁氧体片材、天线隔离体和天线模块，用于NFC天线隔磁导磁；专利技术专利WO2014/088954公布了一种铁氧体复合材料片材以及导电环形天线模块，用于射频识别和NFC功能，解决金属干扰问题。在无线充电中，导磁材料一方面是为电磁感应的线圈耦合提供高磁导率的通道，提高充电效率，第二方面是使感应线圈的交变磁场带来的磁力线，对其他电子部件不产生干扰，起到屏蔽作用；第三方面是起到平均和稳定磁场的作用。常用的为功率型铁氧体材料、铁硅铝软磁块材料、非晶材料和纳米晶材料。如专利技术专利CN104900383A公布了一种无线充电导磁片及其制备方法，采用了多层纳米晶结构复合制成隔磁导磁片材；专利技术专利CN10685299A公布了一种用于无线充电装置的磁屏蔽装置及其制造的方法，将铁硅铝合金压制成屏蔽块，并将发射线圈嵌于其中，起到导磁屏蔽作用。然而铁氧体和非晶、纳米晶、铁硅铝压制材料易碎不易裁切，对加工和使用造成困难，难以用于柔性器件，同时工作频率低，随频率升高磁导率迅速下降。在频率提高到100MHz以上时，几乎失去导磁性能，不适用于组合天线。专利技术专利PCT/JP2014/060220公布了一种软磁性树脂组合物、软磁性粘接薄膜、软磁性薄膜层叠电路基板，将片状铁硅铝合金粉末复合到高分子树脂中形成薄膜材料，得到的材料具有很好的磁导率，同时是柔性的，解决了材料硬脆难加工、不适用于柔性器件的问题，铁硅铝合金材料也可以在很高的工作频率下工作，工作频率宽，但存在着磁损耗高、介电损耗高的问题，如应用在无线充电则会降低充电效率。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种具有低介电损耗、低磁损耗且工作频率宽、应用于无线充电场景能够有效保障充电效率且能够同时用于NFC隔磁导磁场景的柔性的薄膜导磁材料及其制备方法。第一方面，本专利技术提供了一种低能量损耗的柔性导磁薄膜，所述柔性导磁薄膜为扁平状软磁粉末均匀分散在聚烯烃中形成的复合薄膜，所述聚烯烃中重均分子量与数均分子量之比大于1小于2.5。根据本专利技术，所述扁平状软磁粉末为作为软磁性颗粒的软磁性材料，可以是铁硅铝(Fe-Si-Al)合金、Fe-Cr-Al-Si合金、Fe-Si-Cr合金、坡莫合金(Fe-Ni合金)、Fe-Si合金、铁硅铜(Fe-Cu-Si合金)、Fe-Si-B-Cu-Nb合金、Fe-Si-Cr-Ni合金或Fe-Si-Al-Ni-Cr合金中的至少一种。根据本专利技术，所述扁平状软磁粉末优选为Fe-Si-Al合金，进一步优选为Si的质量含量为8-16％的Fe-Si-Al合金。采用上述优选的合金，可以使薄膜的磁导率更高、介电损耗和磁损耗更低。根据本专利技术，所述扁平状软磁粉末的扁平率为10以上、70以下，优选为20以上，65以下；例如可以是10、20、30、40、50、60或70，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。在本专利技术中扁平率是指：将软磁粉末颗粒50％粒径(D50)的粒径值除以软磁粉末颗粒的平均厚度得到的长径比。根据本专利技术，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚1-戊烯、聚1-己烯、聚1-辛烯、聚4-甲基-1-戊烯或环烯烃的单体聚合物中的任意一种；也可以是乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或4-甲基-1-戊烯中至少两种的共聚物。根据本专利技术，所述聚烯烃中重均分子量与数均分子量之比须大于1小于2.5，优选地为大于1.8小于2.2；例如可以是1、1.2、1.5、1.8、2.0、2.3或2.5，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。控制聚烯烃中重均分子量与数均分子量之比在上述范围内，能够保证一定的支化度的情况下，分子量分布窄、更有利于分子聚集，从而更有利于扁平状软磁粉末的排列。同时聚烯烃含有的羟基、氨基、羧基、酯基等极性基团含有比率极低，几乎不含有，因此对交变电磁场的消耗能量低，对电磁场与磁粉的作用影响极小。第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的低能量损耗的柔性导磁薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将重均分子量与数均分子量之比大于1小于2.5的聚烯烃固体研磨成粉末；(2)将步骤(1)得到的聚烯烃粉末与扁平状软磁粉末进行剪切混合，得到熔融浆料；(3)将步骤(2)得到的熔融浆料挤出成为片状物；(4)将步骤(3)得到的片状物进行压延，得到片材，并在空气中自然冷却收卷，得到所述导磁薄膜。根据本专利技术，步骤(2)所述聚烯烃粉末与扁平状软磁粉末以质量比为1:(3-5)的比例进行剪切混合，所述质量比可以是1:3、1:3.5、1:4、1:4.5或1:5，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。当聚烯烃粉末和扁平状软磁粉末的质量比过低时(＜1.3)，所得产品的导磁性大幅下降，薄膜几乎丧失了磁性。当二者的质量比过高时(＞1.5)，所得薄膜初始磁导率降低、磁导率随频率升高的下降幅度增大、电磁损耗增加。上述聚烯烃粉末和扁平状软磁粉末的质量比优选为1:4，这样的比例在结合了优选聚烯烃分子量分布比例后，在保证材料磁导率的同时，可以使磁导率随频率的升高而下降的程度缓慢，使材料可以在展宽至3GHz及以上的频率继续发挥工作效能，有效传导和隔离电磁场。根据本专利技术，步骤(2)中优选地用双螺杆挤出机，特别是两个料筒进料的双螺杆挤出机进行所述扁平状软磁粉末与聚烯烃粉末剪切混合的操作，通过进料速度的配比调节，使聚烯烃粉末与扁平状软磁粉末的进料质量之比始终维持在1:(3-5)。这样的进料方法能够保证磁粉的高密度规整排列，且聚烯烃和磁粉混入的空气少、不容易被氧化，保证电磁损耗低，同时使聚烯烃发生热裂解的量降到最低，不影响优选分子量的分布。根据本专利技术，步骤(2)所述剪切混合在能够使所述聚烯烃粉末熔融的温度下进行。根据本专利技术，步骤(3)中用片材模头将熔融浆料挤出，得到厚度为0.5-3mm的片状物。根据本专利技术，步骤(4)中将片状物连续送入70-100℃的加温三辊中进行压延。根据本专利技术，步骤(4)中得到的片材的厚度为0.2-1mm。作为优选的技术方案，本专利技术按照以下方法制备步骤(1)所述重均分子量与数均分子量之比大于1小于2.5的聚烯烃固体，所述方法为：采用氯化茂金属Zr配合物以及有机铝化合物为催化剂，加入聚合物单体进行聚合反应，分离得到重均分子量与数均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低能量损耗的柔性导磁薄膜，其特征在于，所述柔性导磁薄膜为扁平状软磁粉末均匀分散在聚烯烃中形成的复合薄膜，所述聚烯烃中重均分子量与数均分子量之比大于1小于2.5。

【技术特征摘要】
1.一种低能量损耗的柔性导磁薄膜，其特征在于，所述柔性导磁薄膜为扁平状软磁粉末均匀分散在聚烯烃中形成的复合薄膜，所述聚烯烃中重均分子量与数均分子量之比大于1小于2.5。2.如权利要求1所述的低能量损耗的柔性导磁薄膜，其特征在于，所述扁平状软磁粉末为Fe-Si-Al合金、Fe-Cr-Al-Si合金、Fe-Si-Cr合金、坡莫合金、Fe-Si合金、Fe-Cu-Si合金、Fe-Si-B-Cu-Nb合金、Fe-Si-Cr-Ni合金或Fe-Si-Al-Ni-Cr合金中的至少一种；优选地，所述扁平状软磁粉末的扁平率为10以上、70以下。3.如权利要求1或2所述的低能量损耗的柔性导磁薄膜，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚1-戊烯、聚1-己烯、聚1-辛烯、聚4-甲基-1-戊烯或环烯烃的单体聚合物中的任意一种；优选地，所述聚烯烃为乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯或4-甲基-1-戊烯中至少两种的共聚物。4.如权利要求1-3任一项所述的低能量损耗的柔性导磁薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将重均分子量与数均分子量之比大于1小于2.5的聚烯烃固体研磨成粉末；(2)将步骤(1)得到的聚烯烃粉末与扁平状软磁粉末进行剪切混合，得到熔融浆料；(3)将步骤(2)得到的熔融浆料挤出成为片状物；(4)将步骤(3)得到的片状物进行压延，得到片材，并在空气中自然冷却收卷，得到所述导磁薄膜。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述聚烯烃粉末与扁平状软磁粉末以质量比为1:(3-5)的比例进行剪切混合；优选地，步骤(2)所述剪切混合在能够使所述聚烯烃粉末熔融的温度下进行；优选地，步骤(2)采用两个料筒进料的双螺杆挤出机进行所述的扁平状软磁粉末与聚烯烃粉末剪切混合的操作。6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(3)中用片材模头将熔融浆料挤出，得到厚度为0.5-3mm的片状物；优选地，步骤(4)中将片状物连续送入70-100℃的加温三辊中进行压延；优选地，步骤(4)中得到的片材的厚度为0.2-1mm。7.如权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，按照以下方法制备步骤(1)所述重均分子量与数均分子量之比大于1小于2.5的聚烯烃固体，所述方法为：采用氯化茂金属Zr配合物以及有机铝化合物为催化剂，加入聚合物单体进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，王悦，
申请(专利权)人：江苏金羿先磁新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32