一种含羰基铁粉的屏蔽宽频电磁波聚乙烯复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种含羰基铁粉的屏蔽宽频电磁波聚乙烯复合膜及其制备方法。所述聚乙烯复合膜包括基体膜和基体膜表面镀层。基体膜为含有以聚乙烯树脂１００重量份数计１０～１００份的电磁波屏蔽添加剂的聚乙烯树脂膜。电磁波屏蔽添加剂为碳素类纤维和羰基铁粉的混合物，碳素类纤维选自碳纤维、镀镍碳纤维或镀铜纤维中的至少一种；碳素类纤维与羰基铁粉的重量比为１∶８～８∶１。所述基体膜表面镀层为金属镀层，镀层平均厚度为１～２０μｍ。本发明专利技术的屏蔽宽频电磁波的聚乙烯复合膜在３００ＫＨｚ－２０ＧＨｚ范围内的电磁波屏蔽性能均较好，其电磁波屏蔽效果在电磁波屏蔽添加剂添加约１５％ｗｔ时就可达到４０ｄＢ以上，在电磁波屏蔽添加剂添加约３０％ｗｔ以上即可达７０ｄＢ左右。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚乙烯树脂薄膜，进一步地说，是涉及能屏蔽宽频电磁波 的聚乙烯薄膜及其制备方法。
技术介绍
二电磁波是一种电磁能量的传递过程，是一种横波，其传播形式与光相类似。 在电子、电气、通讯及信息产业高速发展的社会，电磁波干扰、电磁波信息泄密及电磁波环境污染等已经成为日益严重的社会问题。世界卫生组织(WHO) 已将电磁干扰定为当今世界四大污染之一。根据schelkunoff电磁波屏蔽理论，屏蔽材料的电磁波屏蔽效能(SE)主要 受到反射损耗(R)、吸收损耗(A)和内部反射损耗(B)三种屏蔽形式的影响， 即，SE=R+A+B。式中内部反射损耗(B)为负值，即内部反射损耗(B)总是 会降低屏蔽材料的屏蔽效能。通常，当材料的吸收损耗值大于15dB时，内部反 射损耗就可以忽略，因此为了降低内部反射损耗对屏蔽效果的负影响，应该积 极提高材料的吸收损耗，即尽量提高屏蔽材料的导电性和磁性。电磁防护材料 就是利用对电磁波的反射和吸收来达到屏蔽电磁波的效果。导电性材料的波阻 抗和空气介质的波阻抗相差较大，主要通过在材料内部形成导电网络来反射屏 蔽电磁波，而磁性材料主要通过提高屏蔽体的厚度、导电性和磁性来吸收屏蔽 电磁波。电磁波防护材料种类较多，主要有填充型复合材料和表面涂覆(涂料和电 镀)材料两大类。填充型复合材料具有防护性能稳定、成本低、加工工艺简便， 适合大批量生产等优点，但其受制备工艺的影响，当添加量过大时，基体和添 加剂间的相容性差，影响材料的力学性能，这种现象在薄膜材料中最为普遍；表面涂覆材料的屏蔽效果好，应用范围广，但其表层涂覆材料易氧化、脱落， 从而造成屏蔽效果不稳定。常用的镀层材料为导电性好，不易氧化的金属材料， 主要有铝粉、镍粉、铜粉等。其中铝粉具有导电性好，不易氧化，镀膜温度低 等优点，是镀膜中常用的材料。航天材料及工艺研究所的汪荣华等比较了不同镀层的屏蔽效果，其中1.3pm的真空镀铝层在30-1000MHz的屏蔽效能达到在 30dB。聚乙烯塑料是目前最常用的包装材料。但聚乙烯电绝缘性好，本身不具备 屏蔽电磁波的功能，无法直接进行防电磁包装，需要对其进行一定的电磁改性。 在填充型电磁波屏蔽聚乙烯复合材料方面，目前国内外主要使用的添加剂有纳 米碳黑、纳米碳管、导电性的金属纤维和金属粉、碳纤维、导电玻璃微珠等。 如日本日立化成工业公司用黄铜纤维填充AAS基体制得的材料在100-1000MHz 时的屏蔽效能在30dB以上；北京化工大学高分子材料共混改性研究室研制的碳 纤维/PVC糊复合材料对1000MHz的电磁波屏蔽效果为35dB;北京理工大学爆 炸科学与技术实验室研制的LDPE/不锈钢纤维电磁波屏蔽材料在 50MHz 20GHz的屏蔽效能为22dB以上，LDPE/多晶铁纤维/Ni复合材料在 50MHz 20GHz的屏蔽效能能达到30dB以上。因此需要研发一种具有表面镀层的填充型聚乙烯复合膜，表面镀层可反射较高频的电磁波，而填充型的膜中可添加导电和磁性添加剂，使其能吸收未能被镀层反射掉的低频电磁波，从而拓宽聚乙烯薄膜的电磁波屏蔽范围。北京理 工大学爆炸科学与技术实验室研制的屏蔽宽频电磁波的聚乙烯复合膜(见中国专利ZL200710099466.1)，包括基体膜和基体膜表面镀层，其中所述电磁波屏 蔽添加剂为金属类导电纤维与碳素类纤维或者与金属导电粉的混合物。该复合 膜在50MHz—20GHz范围内电磁波屏蔽效果最高可以达到45dB。虽然上述各复 合材料的屏蔽效果好，有较高的应用价值，但均存在电磁波屏蔽功能填料添加 量大的缺点， 一般添加量均在30wt。/。以上才具有30dB以上的电磁波屏蔽效能。 此外，这些复合材料中的电磁波屏蔽功能填料均是粒径在微米量级的常规填料，对复合材料力学性能负作用较大，因此对于吹膜工艺的要求较高。
技术实现思路
本专利技术针对聚乙烯无法屏蔽电磁波的缺点，采用导电性、导磁性好并和聚 乙烯相容性较好的电磁波屏蔽添加剂添加到聚乙烯树脂中，制成基体膜，使其 反射和吸收较宽频段电磁波；为了进一步提高和拓宽薄膜的电磁波屏蔽频段， 并使其具有抗静电功能和包装阻隔功能，在基体膜表面镀一层金属层。从而通 过采用镀膜和填充型屏蔽膜相结合的方法，在填充型聚乙烯屏蔽膜外面镀一层 金属层，使其即能屏蔽高低频段的宽频段电磁波，从而又具有包装阻隔、抗静 电功能。本专利技术的目的是提供一种屏蔽宽频电磁波的聚乙烯复合膜，其在电磁波屏 蔽添加剂用量低的情况下就可实现较高的屏蔽效果，并具有良好的力学性能， 可主要应用于军品与电子产品的电磁防护内包装材料领域。本专利技术的另一个目 的是提供所述屏蔽宽频电磁波的聚乙烯复合膜的制备方法。本专利技术所述的屏蔽宽频电磁波的聚乙烯复合膜，包括基体膜和基体膜表面 镀层。所述基体膜表面镀层为金属镀层，优选为铝镀层或镍镀层。镀层平均厚 度为1 20pm，镀层厚度优选为5 20pm，更优选为10 20pm。所述基体膜为含 有电磁波屏蔽添加剂的聚乙烯树脂膜。以所述聚乙烯树脂100重量份数计，电 磁波屏蔽添加剂为10 100重量份数，优选为15~70重量份数，更优选为30~60 重量份数。本专利技术所述的聚乙烯复合膜，其中所述基体膜的聚乙烯树脂为现有技术种 通常可用于吹膜成型制备膜制品的聚乙烯树脂。本专利技术所述的聚乙烯复合膜，其中所述基体膜含有的电磁波屏蔽添加剂为 碳素类纤维与羰基铁粉的混合物，所述碳素类纤维与羰基铁粉的重量比为 1:8 8:1，优选为1:4 4:1，更优选为1:3 3:1。以上所述碳素类纤维选自碳纤维、镀镍碳纤维或镀铜碳纤维中的至少一种。碳素类纤维直径范围为l~30pm，优选为l~20pm，更优选为5~10|im，纤维长度 范围为1 50mm，优选为l~30mm，更优选为l~10mm。所述羰基铁粉的粒径范 围为30~50nm，比表面25~38m2/g。碳素类纤维是较常用于防电磁领域的材料，其作为导电纤维与基体树脂的 相容性优于金属纤维，它可与基体树脂紧密结合，并在基体树脂中均匀分散， 因此可以相对降低电磁波屏蔽添加剂的含量。碳素类纤维受吹膜工艺的负面影 响小柔韧性好，力学性能优异。加入此类导电纤维还可以提高基体的力学性能， 当受到外力时，粒子在基体内部产生很多的微变形区，吸收大量能量，能较好 地传递所承受的应力，又可引发基体屈服，消耗大量冲击能，对复合材料起到 增强和增韧的作用。并且由于导电性较好， 一般添加量在树脂的20wtM左右便 具有较高的高频电磁波屏蔽效能。此外碳素类纤维的长径比大，导电性好，还 可以改善组合物的抗静电性。纳米级羰基铁粉具有导电性、极强的铁磁性、高比表面、低密度、超强的 机械性能，并且由于纳米级的粒度，其表面积大，表面原子比例高，悬挂的化 学键增大了其活性，因此和高分子基体间的较好的相容性。此外，磁性的纳米 羰基铁粉还可以吸收电磁波，因为其高比表面积造成对电磁波的多重散射而吸 收电磁波；纳米的量子尺寸效应使其电子能级分裂，分裂的能级正好处于微波 的能量范围(10—2~l(r4eV)，因此可以强烈吸收此波段电磁波。本专利技术的聚乙烯复合膜中将作为长纤维状填料的微米级的碳素类纤维与纳 米级的球状的羰基铁粉作为复合电磁波屏蔽添加剂，其导电率大于单独使用微 米级的纤维状填料或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含羰基铁粉的屏蔽宽频电磁波聚乙烯复合膜，其包括基体膜和基体膜表面镀层，其中基体膜表面镀层为金属镀层，镀层平均厚度为１～２０μｍ；所述基体膜为含有电磁波屏蔽添加剂的聚乙烯树脂膜；以聚乙烯树脂１００重量份数计，含有电磁波屏蔽添加剂为１０～１００重量份数；　所述电磁波屏蔽添加剂为碳素类纤维与羰基铁粉的混合物，所述碳素类纤维与羰基铁粉的重量比为１∶８～８∶１；　其中碳素类纤维的纤维直径范围为１～３０μｍ，纤维长度范围为１～５０ｍｍ，选自碳纤维、镀镍碳纤维和镀铜碳纤维中的至少一种；所述羰基铁粉的粒径范围为３０～５０ｎｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：焦清介，解娜，臧充光，王成龙，张亚群，高宏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]