一种导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导热电磁屏蔽复合材料，其特征在于，其包括聚合物基复合材料以及镶嵌其中的具有垂直取向结构的导热电磁屏蔽膜骨架；且导热电磁屏蔽膜骨架与聚合物基复合材料的延展方向平行；其中所述导热电磁屏蔽膜骨架为金箔、银箔、铜箔、镍箔、铝箔、铁箔、钛箔、锌箔、铬箔、钴箔、不锈钢板、金属合金中的任意一种或多种的复合膜；所述的导热电磁屏蔽膜骨架的厚度为0.01mm～0.2mm。本发明专利技术成本低廉、结构简单、制作简便易行可量产，可用作电子器件的热界面材料和电磁屏蔽材料。

A Thermoconductive Electromagnetic Shielding Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a thermoconductive electromagnetic shielding composite material, which is characterized by a polymer matrix composite material and a thermoconductive electromagnetic shielding film skeleton with a vertical orientation structure embedded therein; and the thermoconductive electromagnetic shielding film skeleton is parallel to the extension direction of the polymer matrix composite material; the thermoconductive electromagnetic shielding film skeleton is gold foil, silver foil, copper foil, nickel foil and aluminum. Any one or more composite films of foil, iron foil, titanium foil, zinc foil, chromium foil, cobalt foil, stainless steel plate and metal alloy; the thickness of the framework of the thermal conductive electromagnetic shielding film is 0.01 mm to 0.2 mm. The invention has the advantages of low cost, simple structure, easy manufacture and mass production, and can be used as thermal interface material and electromagnetic shielding material of electronic devices.

【技术实现步骤摘要】
一种导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种导热与电磁屏蔽复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着电子技术的快速发展，各种电子器件数量急剧增加并向智能化、集成化、轻薄化、多功能化等方向发展。一方面，电子器件的小型化和高密集化，使得电子元件之间靠的越来越近，大大缩短了信号传播路径的长度，增加了干扰的机会，由此导致电磁干扰现象越来越严重，既会给人类的身心健康造成伤害，又会影响其他精密电子设备的正常工作。因此，电磁屏蔽的重要性日益凸显。另一方面，由于电子器件的高度集成化使得电子产品工作时产生的热量无法及时排出导致电子产品发热严重，甚至无法正常工作。因此散热问题也是电子产品面临的一个重要问题。基于以上需求，开发一种具有高导热和电磁屏蔽双重功能的材料变得非常有需要。同时具备导热与电磁屏蔽性能的通常是金属类导电材料或碳基导电材料。纯金属薄膜具有很高的导热系数，但由于其刚性较大，与热源表面难以实现无缝贴附，导致界面热阻很大，严重影响了实际导热效果。类似地，石墨膜、石墨烯膜等碳基材料具有很高的面内导热性能，但面外导热性能缺显著低于面内导热性能，且同样存在界面热阻大的问题。为了提高面外方向的导热性能，将金属薄膜、石墨膜等材料进行垂直方向取向化，将其面内的高导热性能转化为面外高导热性是提高垂直方向面外导热性能的一种重要方法。为此，许多人开展了相关工作的研究。例如，中国专利技术专利CN106947436A专利技术了一种由层叠结构经弯曲褶皱、水平压制和高温处理得到的热界面材料，该材料的上下表面的二维高导热纳米片具有水平堆栈结构，且二维纳米片兼具垂直堆栈结构和弯曲结构。该材料是基于模量不匹配原理，通过将弹性体预拉伸后表面粘附纳米薄膜导热层，将预拉伸释放后，表面形成层叠结构皱褶。该方法能够实现二维纳米导热材料的垂直取向，提高其面外导热性能，但存在加工工艺复杂、一致性较差、难以量产等缺陷，且当二维导热材料较厚时难以获得有效的垂直取向结构，限制了其应用范围。中国专利技术专利CN107815114A公布了一种具备高热传导性能的柔性复合石墨基材料，包括折叠石墨片和高分子柔性体，其中折叠石墨片被包覆在高分子柔性体中，而该高分子柔性体包括柔性树脂和高导热粉体。该复合材料中的折叠石墨片由至少3片石墨片两端相连构成，呈W型折叠。该专利技术以折叠的方式将石墨片的水平方向变为材料的垂直方向，使材料具有良好的垂直导热能力；用高分子柔性体作为材料的外层，使材料整体具有柔性，可以更好地贴合发热部件的表面以降低热阻；石墨片以折叠的形式被灌封在柔性树脂中，使材料的外观尺寸可以根据实际需求灵活调整。该专利技术虽然制得了垂直取向的石墨片，但石墨片的厚度较厚(0.2-0.3mm)，难以制得厚度较薄的垂直取向石墨片，且折叠方法难以大量快速制作，不利于实际生产。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服上述缺陷和问题，本专利技术提供一种成本低廉、结构简单、制作方便、可规模化生产、适用范围广的导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法。本专利技术以金属薄膜为基体，并使其在成为垂直方向具有取向结构的薄膜，再往取向薄膜空隙中填充聚合物绝缘导热材料或聚合物导电导热材料，制得了同时具有面外方向高热导率及高电磁屏蔽性能的复合材料。本专利技术的具体方案如下：本专利技术一个方面提供了一种导热电磁屏蔽复合材料，其包括聚合物基复合材料以及镶嵌其中的具有垂直取向结构的导热电磁屏蔽膜骨架；且导热电磁屏蔽膜骨架与聚合物基复合材料的延展方向平行。其中所述导热电磁屏蔽膜骨架为金箔、银箔、铜箔、镍箔、铝箔、铁箔、钛箔、锌箔、铬箔、钴箔、不锈钢板、金属合金中的任意一种或其复合膜。在本专利技术的技术方案中，所述的导热电磁屏蔽膜骨架的厚度为0.01mm～0.2mm，优选为0.03-0.1mm。在本专利技术的技术方案中，聚合物基复合材料为热固性聚合物或热塑性聚合物与固化剂以及助剂的混合物，优选地，聚合物基复合材料还包括填料，更优选地，所述填料选自绝缘导热填料、导电导热填料、磁性填料、吸波填料中的一种或多种。在本专利技术的技术方案中，所述热固性聚合物或热塑性聚合物；优选地，热固性聚合物选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚丁二烯树脂、聚氨酯、硅醚树脂、聚有机硅氧烷等中的一种或多种；热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、热塑性弹性聚氨酯、硫化橡胶、合成橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等中的一种或多种。在本专利技术的技术方案中，所述固化剂选自脂肪族二胺、脂肪族多胺、芳香族多胺，有机酸、无机酸、酸酐、聚酰胺、改性胺、三氟化硼、异氰酸酯、乙酸乙酯等中的一种或多种；优选为双氰胺、乙二胺、二氨甲基环己烷、间苯二胺、四氢邻苯二甲酸酐、烷基醇胺中的一种或多种。在本专利技术的技术方案中，所述的助剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂、丙酮、环己酮、甲苯、正丁醇、乙酸乙酯、乙醇、苯基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、对甲苯酚缩水甘油醚、乙烯基环己烯甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、双缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚、甘油环氧、丁二烯环氧、异氰酸三缩水甘油酯、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、亚磷酸三苯酯、三乙醇、醋酸丁酯、三乙醇胺中的一种或多种。在本专利技术的技术方案中，所述绝缘导热填料为氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硅、金刚石中的一种或多种的组合。在本专利技术的技术方案中，所述导电导热填料为金属类填料、炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维中的一种或多种，金属类填料优选为金、银、铜、镍、铝、不锈钢、金属合金、表面镀金属材料，金属类填料更优选为颗粒状、粉状或微米片状。在本专利技术的技术方案中，所述磁性填料为铁氧体粉、镍粉、炭黑粉、羰基铁粉中的一种或多种。在本专利技术的技术方案中，所述吸波填料为聚苯胺、铁氧体、钡铁氧体、氧化石墨烯、碳化硅、氮化硅、铁铬、铁硅、铁硅铬、铁硅铝中的一种或多种。在本专利技术的技术方案中，所述的热固性聚合物或热塑性聚合物与固化剂以及助剂的比例为100:1～100:0.5～100；优选为100:5-60:2-30。在本专利技术的技术方案中，填料占聚合物基复合材料的重量百分比为10％～92％。在本专利技术的技术方案中，所述导热电磁屏蔽复合材料的10MHz～1GHz屏蔽效能高于35dB，优选高于60dB，更优选，高于80dB。在本专利技术的技术方案中，所述导热电磁屏蔽复合材料的热导率高于10W/m·K，优选热导率高于15W/m·K，优选高于30W/m·K。在本专利技术的技术方案中，导热电磁屏蔽膜骨架延伸方向的尺寸与导热电磁屏蔽复合材料延伸方向的尺寸相同，以保证更好的屏蔽作用。在本专利技术的技术方案中，导热电磁屏蔽膜骨架在导热电屏蔽复合材料内的垂直方向的尺寸为0.05mm～5.0mm；优选为0.05-0.1mm。在本专利技术的技术方案中，所述的导热电磁屏蔽膜骨架为1层或一层以上。优选为1层、2层、3层、4层、5层。在本专利技术的技术方案中，导热电磁屏蔽膜骨架之间在垂直方向上没有接触点。本专利技术另一个方面提供了导热电磁屏蔽复合材料在消费类电子领域的用途。另外，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热电磁屏蔽复合材料，其特征在于，其包括聚合物基复合材料以及镶嵌其中的具有垂直取向结构的导热电磁屏蔽膜骨架；且导热电磁屏蔽膜骨架与聚合物基复合材料的延展方向平行；其中所述导热电磁屏蔽膜骨架为金箔、银箔、铜箔、镍箔、铝箔、铁箔、钛箔、锌箔、铬箔、钴箔、不锈钢板、金属合金中的任意一种或多种的复合膜；所述的导热电磁屏蔽膜骨架的厚度为0.01mm～0.2mm。

【技术特征摘要】
1.一种导热电磁屏蔽复合材料，其特征在于，其包括聚合物基复合材料以及镶嵌其中的具有垂直取向结构的导热电磁屏蔽膜骨架；且导热电磁屏蔽膜骨架与聚合物基复合材料的延展方向平行；其中所述导热电磁屏蔽膜骨架为金箔、银箔、铜箔、镍箔、铝箔、铁箔、钛箔、锌箔、铬箔、钴箔、不锈钢板、金属合金中的任意一种或多种的复合膜；所述的导热电磁屏蔽膜骨架的厚度为0.01mm～0.2mm。2.根据权利要求1所述的导热电磁屏蔽复合材料，其特征在于，聚合物基复合材料为热固性聚合物或热塑性聚合物与固化剂以及助剂的混合物，优选地，聚合物基复合材料还包括填料，更优选地，所述填料选自绝缘导热填料、导电导热填料、磁性填料、吸波填料中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的导热电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述热固性聚合物或热塑性聚合物；优选地，热固性聚合物选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚丁二烯树脂、聚氨酯、硅醚树脂、聚有机硅氧烷等中的一种或多种；热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、热塑性弹性聚氨酯、硫化橡胶、合成橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等中的一种或多种。4.根据权利要求2-3任一项所述的导热电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述固化剂选自脂肪族二胺、脂肪族多胺、芳香族多胺，有机酸、无机酸、酸酐、聚酰胺、改性胺、三氟化硼、异氰酸酯、乙酸乙酯等中的一种或多种；优选为双氰胺、乙二胺、二氨甲基环己烷、间苯二胺、四氢邻苯二甲酸酐、烷基醇胺中的一种或多种。5.根据权利要求2-4任一项所述的导热电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述助剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂、丙酮、环己酮、甲苯、正丁醇、乙酸乙酯、乙醇、苯基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、对甲苯酚缩水甘油醚、乙烯基环己烯甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、双缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚、甘油环氧、丁二烯环氧、异氰酸三缩水甘油酯、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、亚磷酸三苯酯、三乙醇、...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡友根，张保坦，赵涛，梁先文，孙蓉，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44