【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁屏蔽复合材料的应用领域，具体为一种具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、发展新型高效多功能防护薄膜，是未来先进制造装备、电子元器件、精密仪器、战略物资等在制造、运输、封存、使用过程中确保安全及可靠性能的核心关键技术。传统的包装材料通常以物理阻隔作用为主起到隔离湿气及腐蚀性气体的保护功能，但随着对电子工业的快速发展，特别是精密电子元器件在储存输运封存过程中由于环境复杂，周围环境中产生的电磁场会对封存的电子元件产生极大的干扰，甚至导致产品性能失效，造成重大的经济财产损失与不可估量的后果。在军事工业中，随着电磁干扰技术的快速发展，特别是未来战争的电磁弹会产生高频的电磁脉冲，对军事设备以及人员战斗力产生剧烈的破坏，发展高性能电磁屏蔽材料是未来武器装备、新材料发展的迫切需求与未来发展趋势。
2、目前国内外现有的电磁屏蔽包装材料，大多采用铜箔或铝箔与聚合物薄膜复合而成，由致密的金属功能层起到对电磁波的反射与屏蔽功能，但普遍存在重量大、易于发生层间剥离、容易揉折产生穿孔而导致屏蔽性能急剧衰减等关键问题，越发无法满足军事装备、精密电子工业快速发展对与新一代包装材料具有轻质、柔性、高效电磁屏蔽的迫切技术需求。
3、多层结构通常由层状材料交替堆叠而成，利用层间的多重反射作用，促进极化损耗，从而实现高效电磁波屏蔽。多层结构的构建有利于制备兼具多种功能的复合材料，同时还有利于发挥不同材料层间的协同作用。而梯度结构通常由不同电磁性质或不同厚度的材料构成，使其具有逐渐变化的电磁屏蔽效果。以梯度
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜及其制备方法，将多层结构和梯度结构结合，通过一定的顺序来构建“多层+隔离”梯度电磁屏蔽网络结构，赋予了聚合物材料较高的屏蔽性能。同时该方法操作方便，可定制性强，易于构建兼具多种功能的复合材料，为制备兼具多功能特性的高效电磁屏蔽复合材料提供了一种新的思路。
2、为了实现上述技术目标，本专利技术所提出的技术方案是：
3、一种具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，包括聚合物夹芯层、在聚合物夹芯层两侧面依次沉积的电磁功能层和在至少一侧复合的碳纤维毡。
4、所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，聚合物夹芯层材料包括：聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、苯乙烯马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、镀铝膜、镀硅膜、聚酰亚胺膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜中的一种或以上述聚合物材料为基体的改性材料。
5、所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，电磁功能层包括：炭黑、碳纳米管、石墨烯、mxene、四氧化三铁、羰基铁、超细金属铁粉、镍粉、导电涂料、导电油墨、导电高分子磁性涂料或镀铝、镀金、镀银、镀铜、镀锌、镀镍中的一种或两种以上。
6、所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，电磁功能层和碳纤维毡之间设置有黏合剂层。
7、所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，黏合剂层为聚氨酯黏合剂层，干基涂布量为2～4g/m2。
8、所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，碳纤维毡包括：聚丙烯腈基碳纤维毡、黏胶基碳纤维毡或沥青基碳纤维毡。
9、所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，短切碳纤维毡单位面积碳纤维克重为10～50g/m2。
10、所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
11、(1)根据聚合物夹芯层的种类，采用不同的清洗剂或等离子清洗薄膜表面积尘、油污，聚合物夹芯层表面沉积电磁功能层；
12、(2)将聚氨酯胶黏剂的固化剂和主剂进行充分搅拌，若聚氨酯胶黏剂的粘度偏高，加入溶剂稀释，配胶过程需充分搅拌，无颗粒物，静置待用；
13、(3)通过干式复合涂布机将聚氨酯胶黏剂涂敷在电磁功能层上，在保证复合膜不会产生受热形变的前提下，利用热风使胶膜中的溶剂挥发；
14、(4)待胶膜中的溶剂挥发后，将碳纤维毡贴于聚氨酯胶黏剂表面，再置于40～60℃的烘箱中熟化48小时。
15、所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，在聚合物夹芯层的两侧分别沉积电磁功能层，在一个或两个电磁功能层的表面通过聚氨酯胶黏剂与碳纤维毡粘接。或者，分别在两个聚合物夹芯层的一侧沉积电磁功能层，两个聚合物夹芯层的另一侧之间分别通过聚氨酯胶黏剂与碳纤维毡粘接。
16、本专利技术的设计思想是：
17、利用电磁波在电磁屏蔽材料表面及内部的反射-吸收原理，合理构建导电梯度结构，两层导电层(电磁功能层)夹一层绝缘层，经过多重反射-吸收作用，可更加有效地屏蔽电磁波，提高电磁屏蔽性能。同时，绝缘聚合物层可根据需求选择具有高效阻隔性能的阻隔膜，实现多功能特性的集成。
18、本专利技术以聚合物薄膜作为夹芯层，在其两侧面依次沉积的电磁功能层和在至少一侧复合的碳纤维毡，获得了良好的电磁屏蔽性能。本专利技术梯度多层结构的设计，利用电磁波在不同界面阻抗不匹配的原则和趋肤效应等原理，有效提高电磁波在不同功能层之间的多重反射。
19、本专利技术的优点及有益效果是：
20、1.本专利技术通过梯度结构的设计，可得到具有较高电磁屏蔽性能的复合薄膜。同时，可根据不同需求，改变聚合物夹芯层的种类，如：使用聚合物基高阻隔薄膜作为夹芯层，利用电磁波在不同界面阻抗不匹配的设计原则，合理地构建多层的粒径梯度、磁性梯度、电导率梯度以及具有交替结构的电磁屏蔽网络，使得复合材料在具备优异电磁屏蔽性能的基础上，可进一步获得兼具高阻隔性与高电磁屏蔽性的高阻隔电磁屏蔽包装膜。
21、2.本专利技术设计了不同的梯度结构，在少量物料下即可以大幅提高复合材料电磁屏蔽性能，有效发挥了不同材料之间的协同作用，大大提高材料的利用率。另外，我们可根据实际电磁屏蔽实际需求改变功能层，聚合物基体也可根据具体应用场景选择，如满足高阻隔、传感等需求，以达到个性化加工定制，拓宽应用范围，避免了材料的浪费，降低成本，可满足绿色环保、高效电磁屏蔽材料的要求。
22、3.本专利技术中所使用的原料均可从市场购买得到，制备方法简单易行，可满足大规模生产需要，对设备要求低，且无需大量使用溶剂，可实现零voc排放，有利于该技术推广应用。
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1.一种具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，包括聚合物夹芯层、在聚合物夹芯层两侧面依次沉积的电磁功能层和在至少一侧复合的碳纤维毡。
2.按照权利要求1所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，聚合物夹芯层材料包括：聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、苯乙烯马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、镀铝膜、镀硅膜、聚酰亚胺膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜中的一种或以上述聚合物材料为基体的改性材料。
3.按照权利要求1所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，电磁功能层包括：炭黑、碳纳米管、石墨烯、MXene、四氧化三铁、羰基铁、超细金属铁粉、镍粉、导电涂料、导电油墨、导电高分子磁性涂料或镀铝、镀金、镀银、镀铜、镀锌、镀镍中的一种或两种以上。
4.按照权利要求1所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，电磁功能层和碳纤维毡之间设置有黏合剂层。
5.按照权利要求4所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，黏合剂层为聚氨酯黏合剂层，干基涂布量为2～4g/m2。
6.按照权利要求1所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，碳纤维毡包括：聚丙烯腈基碳纤维毡、黏胶基碳纤维毡或沥青基碳纤维毡。
7.按照权利要求6所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，短切碳纤维毡单位面积碳纤维克重为10～50g/m2。
8.一种权利要求1至7之一所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.按照权利要求8所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，在聚合物夹芯层的两侧分别沉积电磁功能层，在一个或两个电磁功能层的表面通过聚氨酯胶黏剂与碳纤维毡粘接。
10.按照权利要求8所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，分别在两个聚合物夹芯层的一侧沉积电磁功能层，两个聚合物夹芯层的另一侧之间分别通过聚氨酯胶黏剂与碳纤维毡粘接。
...【技术特征摘要】
1.一种具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，包括聚合物夹芯层、在聚合物夹芯层两侧面依次沉积的电磁功能层和在至少一侧复合的碳纤维毡。
2.按照权利要求1所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，聚合物夹芯层材料包括：聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、苯乙烯马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、镀铝膜、镀硅膜、聚酰亚胺膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜中的一种或以上述聚合物材料为基体的改性材料。
3.按照权利要求1所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，电磁功能层包括：炭黑、碳纳米管、石墨烯、mxene、四氧化三铁、羰基铁、超细金属铁粉、镍粉、导电涂料、导电油墨、导电高分子磁性涂料或镀铝、镀金、镀银、镀铜、镀锌、镀镍中的一种或两种以上。
4.按照权利要求1所述的具有梯度结构的电磁屏蔽复合薄膜，其特征在于，电磁功能层和碳纤维毡之间设置有黏合剂层。
5.按照权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾尤，张天宇，王函，李伟哲，沈萍，赵涛，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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