一种高填充的复合电磁吸波片材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及吸波材料的技术领域，具体涉及一种高填充的复合电磁吸波片材及其制备方法，该复合电磁吸波片材由高分子基材和分散于所述高分子基材内的高度取向排列的片状磁性吸收剂构成，其中高分子基材形成连续网络结构将高度取向排列的片状磁性吸收剂均匀分隔开，所述片状磁性吸收剂的体积占比不低于40％本发明专利技术的高填充的复合电磁吸波片材内部吸收剂粒子排布取向高度有序，突破现有材料填充极限，且填充率可控，制得的吸波片材具有柔软、绝缘、高填充、高取向以及高磁导率和强吸收的特点，能够适用于各类消费电子如手机、平板、手写电磁屏和近场通讯等领域。磁屏和近场通讯等领域。磁屏和近场通讯等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种高填充的复合电磁吸波片材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及吸波材料的
，具体涉及一种高填充的复合电磁吸波片材及其制备方法。

技术介绍

[0002]在信息化时代，电子及无线通讯产品被广泛使用和部署，在带来便利的同时也产生了严重的电磁干扰和辐射污染，因而对使用高性能吸波材料来抑制这些干扰和污染的需求十分突出；同时，吸波材料也因广泛用于军事装备的反雷达探测而具备重要的战略价值。在各类吸波材料中，吸波片材一般具有厚度薄、柔性好、吸收效率高、使用方便的特点，对于小空间内降低电磁辐射、防止电磁干扰有很好的效果，尤其适用于各类消费电子如手机、平板、手写电磁屏、射频识别电子标签、无线充电、近场通讯等领域。随着通讯技术迭代及向下兼容的需要，对吸波材料的性能提出了更高需求，同时对厚度的要求也越来越严苛。
[0003]严苛的厚度限制对吸波材料的磁导率和磁损耗提出了极高要求。为了提高吸波材料的性能厚度比，通常需采用宽厚比较大的片状吸收剂，其克服了Snoek极限，相对于各向同性的球形吸收剂具有更大的磁导率。除了片状吸收剂带来的形状各向异性对磁导率的提升，其它提升各向异性的手段，如文献[J.Alloys Compd.2020,823,153827]中的引导晶粒取向，特别是粒子的取向排布等方式，可获得更大的磁导率，如专利CN105682438A公布了一种流延成型的高取向片材，内部片状磁性吸收剂粒子有充足时间进行一致取向，吸波片材磁导率显著提高。
[0004]然而，无论采取何种手段提高吸收剂或吸波复合材料的磁导率和吸波性能，一定程度的高填充率是必要的前提。根据有效介质理论推导，复合片材的磁导率与吸收剂的占比存在强烈正比关系，通过调整吸收剂在复合材料中的占比，提高吸收剂的体积分数，可以进一步提高复合材料的磁导率，从而实现薄层强吸收的目的。但通常的复合吸波片材体积填充百分比不超过40％，如专利CN109957180A公布了一种通过压延工艺制得的高填充复合吸波片材，其体积填充极限约为40％。若吸收剂粒子填充比继续提高，一方面，内部吸收剂粒子容易搭接，导致吸波片材内部形成导电网络，涡流效应增强，材料的阻抗匹配性变差，影响吸波性能；另一方面，压延工艺在填入大量的片状吸收剂粒子时，通常需要进行强力共混加工，在辊轮剪切力和粒子间碰撞作用下，易导致片状吸收剂粒子破碎，从而致使吸波片材磁导率降低，吸波性能减弱；最后，由于有机
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无机物理混合时界面难以充分接触，也使得填充率难以再进一步提升。因而本专利技术的目的在于提供一种片状粒子具有高度取向性、突破现有材料填充极限的高电阻率吸波复合材料及其制备方法。
[0005]虽然制备磁芯材料的模压工艺如专利JP12
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172172能够获得高电阻和高填充的磁性材料，但一方面，这类以高温高压为条件的模压成型工艺最终所形成的材料缺乏柔性连续相，得到的都是坚硬而缺乏弹性和柔性的材料，限制了其在电子领域的应用范围及其应用性能；另一方面，这种材料中的磁性金属含量过高，用于吸波材料领域容易因为阻抗失配而导致吸波性能差。因而本专利技术的目的还在于提供一种柔软的、吸收剂含量可调节的高填
充吸波复合材料。
[0006]在上述背景下，本专利技术通过对片状吸收剂粒子表面进行高分子可控包覆、抽滤预取向与模压成型相结合的一种简单的制备方法，获得了一种具有良好柔性、薄层、绝缘、高填充、高取向且具有优异吸波性能的复合吸波片材。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种高填充的复合电磁吸波片材，具有一定的柔性和极高的磁导率和绝缘性，吸波性能优异。
[0008]本专利技术的目的之二在于提供一种突破现有吸波材料填充限制的高分子基复合电磁吸波片材的制备方法，制备工艺简便，填充率及性能可调节。
[0009]本专利技术实现目的之一所采用的方案是：一种高填充的复合电磁吸波片材，该复合电磁吸波片材由高分子基材和包覆于所述高分子基材内的高度取向排列的片状磁性吸收剂构成，其中高分子基材相形成连续网络结构将高度取向排列的片状磁性吸收剂均匀分隔开，所述片状磁性吸收剂的体积占比不低于40％。
[0010]优选地，所述高分子基材为热塑性柔性高分子材料；所述片状磁性吸收剂为磁性金属、磁性合金、铁氧体中的至少一种。
[0011]优选地，所述热塑性柔性高分子材料为苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、苯乙烯
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异戊二烯
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苯乙烯嵌段共聚物、乙烯
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丁烯
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苯乙烯嵌段共聚物、聚酰亚胺、热塑性聚氨酯等中的一种。
[0012]所述片状粒子为磁性金属、磁性合金、铁氧体中的一种或几种，片状粒子具有显著的各向异性，其克服了Snoek极限，相对于各向同性的球形吸收剂具有更大的磁导率，且具有磁性的片状粒子兼具磁损耗和介电损耗，吸波性能更优。所述高分子基材为苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯等热塑性高分子中的一种或多种。热塑性高分子作为一类可反复熔融成型的绝缘材料，因其低密度、高电阻和柔性强等特点，通过控制高分子含量可以控制包覆层厚度，在基体较低的含量下能有效地降低材料的介电常数，其中高分子添加量为0.67～2份，粒子表面均匀包覆，具有较大的电阻，还能保证具有较高的填充率。
[0013]优选地，所述片状磁性吸收剂与高分子基材的质量比为5～15：1。
[0014]所述片材填充率由吸收剂与高分子质量比例决定，二者比例为15：1～5：1。在此比例范围内，吸收剂粒子能获得比目前片材填充极限更高的填充率，保证了复合片材具有足够大的磁导率，且包覆均匀，未形成导电网络，因而在本专利技术中优选。
[0015]优选地，所述复合电磁吸波片材中片状磁性吸收剂的体积占比为40％～71％，更为优选的，所述复合电磁吸波片材中片状磁性吸收剂的体积占比为45％～65％，过低的体积分数磁导率不够高，过高的体积分数则会导致柔韧性下降。
[0016]所述片状磁性吸收剂的取向因子为45％～60％。
[0017]所述取向因子为片状粒子与内部晶粒平行排列的部分的体积占总体积的比例。
[0018]本专利技术实现目的之二所采用的方案是：一种所述的高填充的复合电磁吸波片材的制备方法，包括以下步骤：
[0019](1)片状磁性吸收剂的表面改性
[0020]按重量份数计，将0.3～1.3份表面改性剂加入到pH为3～4的水
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醇溶液中水解，后加入10份片状吸收剂，搅拌，得到改性片状磁性吸收剂；
[0021](2)有机包覆
[0022]按重量份数计，将0.67～2份高分子材料溶于67～400份有机溶剂，后加入10份改性片状磁性吸收剂混合均匀，滴加乳化剂溶液，得到水油比为1.3～2:1的乳化体系，在一定温度下搅拌至包覆均匀，洗涤、干燥，得到核壳吸收剂粒子；
[0023](3)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高填充的复合电磁吸波片材，其特征在于：该复合电磁吸波片材由高分子基材和分散于所述高分子基材内的高度取向排列的片状磁性吸收剂构成，其中高分子基材形成连续网络结构将高度取向排列的片状磁性吸收剂均匀分隔开，所述片状磁性吸收剂的体积占比不低于40％。2.根据权利要求1所述的高填充的复合电磁吸波片材，其特征在于：所述高分子基材为热塑性柔性高分子材料；所述片状磁性吸收剂为磁性金属、磁性合金、铁氧体中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高填充的复合电磁吸波片材，其特征在于：所述片状磁性吸收剂与高分子基材的质量比为5～15：1。4.根据权利要求1所述的高填充的复合电磁吸波片材，其特征在于：所述复合电磁吸波片材中片状磁性吸收剂的体积占比为40％～71％，所述片状磁性吸收剂的取向因子为45％～60％。5.一种如权利要求1
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4任一项所述的高填充的复合电磁吸波片材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)片状磁性吸收剂的表面改性按重量份数计，将0.3～1.3份表面改性剂加入到pH为3～4的水
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醇溶液中水解，后加入10份片状吸收剂，搅拌，得到改性片状磁性吸收剂；(2)有机包覆按重量份数计，将0.67～2份高分子材料溶于67～400份有机溶剂，后加入10份改性片状磁性吸收剂混合均匀，滴加乳化剂溶液，得到水油比为1.3～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维，崔正明，官建国，王孟奇，马国庆，苏文哲，杜洁如，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：