一种电磁屏蔽膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯电磁屏蔽柔性膜及其制备方法。电磁屏蔽膜包括但不局限于载体膜、保护膜层、石墨烯层、石墨烯单原子银层和银纳米线（网格层）等。制备方法灵活使用了湿法和干法、热处理和光化学法等。本方法制备的石墨烯基柔性膜同时具有高柔韧性、高防腐蚀性、高电磁屏蔽性能和高散热性能。本发明专利技术比常规电磁屏蔽膜的制备方法简单，并且使用方便，与柔性电路板FPC贴合时，无需撕离载体膜，使用更方便，同时提供更好的散热性能和耐腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁屏蔽膜及其制备方法
本专利技术涉及一种电磁屏蔽膜及其制备方法和应用，属于电磁屏蔽材料制备

技术介绍
随着科技的快速发展和人民生活水平的提高，人们日常生活、工作环境中的电器设施日益增多，由此产生的电磁干扰与电磁辐射问题给人们造成了困扰，继噪音、空气、水污染之后，电磁污染成为威胁人类健康的第四大公害。为了人们的健康，越来越多的国家出台了各类电子产品的电磁波辐射限制标准。现在我们所用到的电子设备，如手机、电脑、数码相机、电磁炉、电热毯、医疗设备等都需要一定的电磁防护措施，常用的方法就是装贴上电磁屏蔽膜屏蔽电磁辐射，生产出成本低、强度高、耐高温、耐化学性、屏蔽性能优异的电磁屏蔽膜是研究者们努力的方向。柔性印刷电路板（FlexiblePrintedCircuit，FPC）是电子产品中不可缺少的部分，电磁屏蔽膜在柔性印刷电路板上的应用越来越广泛，电子产品中广泛采用FPC，FPC的线路复杂、密度高，使得彼此间的电磁干扰很严重，所以必须通过使用电磁屏蔽膜来有效地管理电磁兼容。目前，比较常用的电磁屏蔽膜的结构如图1所示，包括依次连接的载体膜Ⅱ3、油墨绝缘层4、金属镀层5、导电胶层6和保护膜层Ⅱ7。然而随着科学技术的不断进步，电子通讯设备越来越小型化、智能化，柔性印刷电路板设计需要更小，更薄，线路密度也就变得更密集，电磁干扰就会更严重。这个时候就迫切的需要更薄的、使用更方便、屏蔽效能更好、具有很好散热效果的电磁屏蔽膜。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种使用方便、制作简单、导通值低、散热性能好的电磁屏蔽膜及其制备方法。本专利技术技术具有成本低、制作工艺简单、生产效率高、适合规模化工业生产并应用的优点。本专利技术充分利用石墨烯优异的导热导电性能，将其与金属结合，提供一种具有“三明治”结构的高效电磁屏蔽膜的制造方法。本专利技术首先提供了一种石墨烯上覆盖单原子金属银的制备方法：将石墨烯浸泡到稀浓度的硝酸银水溶液中，过滤洗涤后，再用溴化钠或碘化钠稀溶液洗涤，形成卤化银原子或团簇覆盖在石墨烯的表面。然后用紫外线光照，分解卤化银形成银原子。该方法使得石墨烯表面覆盖上单原子金属银，形成单分散银原子覆盖的石墨烯的新材料。该新材料具有石墨烯一样的柔韧性和机械强度。该银原子作为生长点，促使银纳米线均匀分布，解决两相材料的界面兼容问题，同时为解决欧姆接触提供了新方案，大大降低接触电阻。本专利技术描述了一种石墨烯银网格纳米复合材料，同时具有高柔韧性、高防腐蚀性、高电磁屏蔽性能和高散热性能。本专利技术描述了一种单原子银覆盖的石墨烯与银纳米线异结材料，具有欧姆接触特性，导电性相对石墨烯提高了1个数量级以上，电磁屏蔽的效能相对于石墨烯提高了1倍以上。本专利技术提供了一种电磁屏蔽膜，包括依次接触的绝缘层、屏蔽层和保护层。绝缘层就是载体膜，电磁屏蔽层就是在载体膜上表面的第一石墨烯膜层、银纳米线层和第二石墨烯膜层。在载体膜的上表面经刮刀涂布法、刮棒式涂布法、滴落涂布法、刷涂法、丝网印刷涂布法、浸渍涂布法或喷雾涂布法形成了石墨烯层与银纳米线层。本专利技术的石墨烯电磁屏蔽膜具有良好的柔韧性、耐热性、耐化学性，而且具有很好的导通性能、散热性能和电磁屏蔽效能，导热率达到800W/m·K，30MHz-18GHz的电磁屏蔽效能为20-40dB，全波段范围均有吸收，很好地满足了现在电子产品行业的需求。本专利技术提供了上述电磁屏蔽膜的制备方法，包括以下步骤：（1）在载体膜上涂布石墨烯或单原子金属负载石墨烯分散液，干燥后形成一层石墨烯薄膜层；（2）在第一石墨烯膜层上涂布银纳米线分散液，干燥后形成一层银纳米线层；（3）在银纳米线层上涂布石墨烯或单原子金属覆盖石墨烯分散液，干燥后形成一层很薄的第二石墨烯膜层；（4）对屏蔽膜进行热处理：将载体膜、第一石墨烯膜层、银纳米线层、第二石墨烯膜层形成的屏蔽层放入烘箱中进行加热处理或者进行热压处理；（5）在石墨烯层上贴合一层保护膜层，收卷。下面对技术方案做进一步的说明。如步骤（1）所述的载体膜，选择聚酰亚胺、聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚酯薄膜中的一种，该载体膜的一面是经过处理的，处理方法包括但不局限于等离子清洗机清洗或者电晕处理。处理后的表面对极性溶剂的润湿性极好，从而增加载体膜表面的附着能力。载体膜又是绝缘层。厚度为10~50μm。如步骤（1）所述的石墨烯薄膜层是由石墨烯分散液形成，其中石墨烯原料可使用以电化学剥离石墨纸制备的石墨烯，具体见申请号201310659172.5，名称为一种电化学溶胀石墨制备石墨烯的方法，或专利CN104264179B，名称为一种由石墨原矿电解法制备石墨烯的方法专利。如步骤（1）所述的石墨烯薄膜层是由石墨烯或单原子金属覆盖石墨烯分散液形成，石墨烯原料可为粉体或液态浆料，并且应具有以下技术参数：粉体外观，黑灰色粉末，石墨烯厚度<5nm，横向尺寸为0.3~50μm。如步骤（1）所述的石墨烯薄膜层是由石墨烯或单原子金属覆盖石墨烯分散液形成，石墨烯液态分散液溶剂包括水、脂肪烃类溶剂、芳香烃类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醇醚类溶剂中的一种。如步骤（1）所述的石墨烯分散液浓度为0.5~30mg/mL。如步骤（1）所述的石墨烯薄膜层的形成方法可以是刮刀涂布法、刮棒式涂布法、刷涂法、丝网印刷涂布法、浸渍涂布法或者喷雾涂布法中的一种。如步骤（1）所述的石墨烯薄膜层的厚度为1~10μm。如步骤（1）所述的石墨烯薄膜层是由石墨烯或单原子金属覆盖石墨烯分散液形成，有时为了改善石墨烯在溶剂中的分散性，使其更容易成膜，会加入一些高分子粘结剂，粘结剂包括但不局限于聚酰胺，聚氧乙烯醚，羧甲基纤维素钠，醋酸丁酸纤维素、聚山梨酯-80、聚乙烯醇、橡胶、合成树脂、聚偏氟乙烯。如步骤（2）所述的银纳米线层是由银纳米线的分散液形成。所述的银纳米线的分散液的制备方法如下：①将0.2~0.8g聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）于25~100mL乙二醇中，进行搅拌至完全溶解；②将0.25~1.0g硝酸银置于上述溶液中，搅拌至完全溶解；③往上述溶液中再加入3.5~10.5g氯化铁的乙二醇溶液（0.06mM），搅拌1分钟；④将上述溶液置于50~200mL的高压反应釜中，在100~180ºC加热反应3~12h，即得到银纳米线；⑤用丙酮、乙醇洗涤4~5次后将其分散到溶剂中备用；银纳米线分散液溶剂包括水、脂肪烃类溶剂、芳香烃类溶剂、醇类溶剂、醇醚类溶剂中的一种；所得分散液的质量分数为1~10mg/mL。进一步地，聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）的分子量为8000，58000，63000或1360000。如步骤（2）所述的银纳米线层的形成方法可以是刮刀涂布法、刮棒式涂布法、刷涂法、滴落涂布法、丝网印刷涂布法、浸渍涂布法或者喷雾涂布法中的一种。如步骤（2）所述的银纳米线层的厚度为0.1~0.5μm。如步骤（3）所述的在银纳米线层上石墨烯层是由刮刀涂布法、刮棒式涂布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁屏蔽膜，其特征在于：包括依次连接的屏蔽层和保护层；保护层为保护膜层；所述屏蔽层包括载体膜、形成于所述载体膜上表面的第一石墨烯膜层、银纳米线层和第二石墨烯膜层；所述屏蔽层的载体膜为绝缘层，所述载体膜是聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜中的一种，其厚度为10~50 μm；所得电磁屏蔽膜具有良好的电磁屏蔽效能，30MHz-18GHz的电磁屏蔽效能为20-31 dB，全波段范围均有吸收。/n

【技术特征摘要】
1.一种电磁屏蔽膜，其特征在于：包括依次连接的屏蔽层和保护层；保护层为保护膜层；所述屏蔽层包括载体膜、形成于所述载体膜上表面的第一石墨烯膜层、银纳米线层和第二石墨烯膜层；所述屏蔽层的载体膜为绝缘层，所述载体膜是聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜中的一种，其厚度为10~50μm；所得电磁屏蔽膜具有良好的电磁屏蔽效能，30MHz-18GHz的电磁屏蔽效能为20-31dB，全波段范围均有吸收。


2.一种权利要求1所述的电磁屏蔽膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）使用等离子清洗机清洗或电晕机电晕处理载体膜；
（2）在处理过的载体膜上涂布石墨烯或单原子金属负载石墨烯分散液，干燥后形成第一石墨烯膜层；
（3）在第一石墨烯膜层上涂布银纳米线分散液，干燥后形成一层银纳米线层；
（4）在银纳米线层上涂布石墨烯或单原子金属负载石墨烯分散液，干燥后形成第二石墨烯膜层；
（5）将载体膜、第一石墨烯膜层、银纳米线层、第二石墨烯膜层形成的屏蔽层放入烘箱中进行加热处理或者进行热压处理；
（6）在屏蔽层上贴合一层保护膜层；
（7）收卷。


3.根据权利要求2所述的电磁屏蔽膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，等离子清洗机采用的清洗气体包括空气、氮气、氧气、氦气中的一种或几种，清洗或电晕时间为10~30min。


4.根据权利要求2所述的电磁屏蔽膜的制备方法，其特征在于：所述屏蔽层的第一石墨烯层和第二石墨烯层是由石墨烯浆料形成；第一石墨烯膜层的厚度为1~10μm，第二石墨烯膜层的厚度为0.5~3μm；
所述的石墨烯膜层的形成方法是刮刀涂布法、刮棒式涂布法、刷涂法、丝网印刷涂布法、浸渍涂布法或者喷雾涂布法中的一种。


5.根据权利要求4所述的电磁屏蔽膜的制备方法，其特征在于：所述石墨烯包含电化学剥离石墨烯、氧化还原石墨烯、机械剥离石墨烯中的一种或几种，石墨烯为黑灰色粉末；石墨烯厚度＜5nm，横向尺寸0.3～50μm，晶体结构完整；
石墨烯浆料的质量浓度为3~30mg/mL；石墨烯浆料制备时首先要超声处理0.5~3h，然后采取低速搅拌，搅拌速率200-800r/min，直至形成均质分散液；对该均质分散液进行过筛处理，去除团聚石墨烯与未溶解助剂，筛网数目为100-300目；
所述石墨烯浆料中，分散液的溶剂包括水、脂肪烃类溶剂、芳香烃类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醇醚类溶剂中的一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张亲，王俊英，王聪伟，刘欣田，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14