一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料及其加工工艺的制作方法

本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料及其加工工艺。

背景技术

近年来，电子设备，特别是能够携带的小型电子设备，除了多功能、高性能化之外，还要求小型、轻量化，因此，电子部件、印刷布线、基板被高密度地安装在设备内的狭小空间中。另外，为了实现高性能，还实现了高速化。由此，容易产生混入布线电路内的传导干扰、对设备外或相邻部件造成影响的辐射干扰等电磁干扰的故障。

作为抑制和除去电磁干扰的手段，公开了具有含铁硅铝磁体的层和线状导体的吸波材、层叠有2层以上由石墨化碳黑复合粒子、具有导电性纤维和磁性粒子的有机高分子构成的吸波材料。然而，上述用铁硅铝制作的吸波材在低频中的传导干扰抑制效果不理想，为了获得更高的传导干扰抑制效果，必须使吸波材料加厚，或增加磁性材料和导电性纤维，但是在重量和成本方面会带来问题。还公开了与非晶磁性合金一起含有碳纤维的吸波材料，但是，由于这些吸波材料将碳纤维和磁性材料一起混合在同一基材上，磁性材料的添加量受到限制，导致辐射干扰的抑制效果不充分。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料及其加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料，包括导电短纤维层和磁性材料层，所述导电短纤维层包括以下重量百分比的原料：碳纤维0.4-16％、玻璃纤维10-18％、竹炭纤维15-25％、第一聚合物22-33％、木浆纤维15-25％和无机粉剂3-8％，所述磁性材料层包括以下重量百分比的原料：玻璃纤维20-30％、第二聚合物20-30％和磁性材料添加剂40-60％。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层包括以下重量百分比的原料：碳纤维2-11％、玻璃纤维14-16％、竹炭纤维18-22％、第一聚合物26-30％、木浆纤维18-22％和无机粉剂5-7％，所述磁性材料层包括以下重量百分比的原料：玻璃纤维23-27％、第二聚合物23-27％和磁性材料添加剂45-55％。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层包括以下重量百分比的原料：碳纤维5.5％、玻璃纤维16％、竹炭纤维22％、第一聚合物29.5％、木浆纤维21％和无机粉剂6％，所述磁性材料层包括以下重量百分比的原料：玻璃纤维25％、第二聚合物25％和磁性材料添加剂50％。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层的厚度为20-300um，所述磁性材料层的厚度为40-1200um，所述第一聚合物和第二聚合物为异丙烷橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯橡胶、聚氨酯橡胶中的一种或多种混合。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层中碳纤维的长度为3-17mm，所述无机粉剂为氧化钛、硫酸钡、碳酸钙和氢氧化镁混合物，所述氧化钛、硫酸钡、碳酸钙和氢氧化镁的质量比为1：(0.6-0.9)：(0.6-0.9)：(1.2-1.5)，且所述无机粉剂的粒径为40-80um。

在一种优选的实施方式中，所述磁性材料层中磁性材料添加剂包括有20-25％的Mn-Zn-铁氧体、20-25％的Ni-Zn-铁氧体、10-25％的Mn-Mg-Zn-铁氧体、15-20％Fe-Al-Si合金和15-25％的纳米级多孔钡铁氧体。

本发明还提供一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：导电短纤维层的制备，按照导电短纤维层的重量百分比称取碳纤维、玻璃纤维、竹炭纤维、第一聚合物、木浆纤维和无机粉剂，将称取的原料投入到球磨机进行混炼，混炼完成后将原料导入双螺杆挤出机中进行加热熔融挤出，然后经过纺丝机进行纺丝处理，然后经过梳理机梳理成网得到导电短纤维层；

步骤二：磁性材料层的制备，按照磁性材料层的重量百分比称取玻璃纤维、第二聚合物和磁性材料添加剂，并将称取的磁性材料添加剂进行球磨、筛选，然后将筛选后的磁性材料添加剂与玻璃纤维和第二聚合物进行混炼，混炼完成后将原料导入双螺杆挤出机中进行加热熔融挤出，然后经过纺丝机进行纺丝处理，然后经过梳理机梳理成网得到磁性材料层；

步骤三：电磁波吸收材料的制备，将步骤一中得到的导电短纤维层和步骤二中得到的磁性材料层粘合、层压得到抗辐射干扰的电磁波吸收材料。

在一种优选的实施方式中，所述步骤一中碳纤维为6mm碳素短纤维，所述步骤一中双螺杆挤出机加热熔融的温度为210-250℃。

在一种优选的实施方式中，所述步骤二中双螺杆挤出机加热熔融的温度为220-260℃，所述步骤一和步骤二中纺丝处理后需要利用纤维开松机进行开松，开松完成后进行梳理。

在一种优选的实施方式中，所述步骤三中得到的抗辐射干扰的电磁波吸收材料在500MHz条件下传导干扰抑制效果大于0.9dB，辐射干扰抑制效果大于2.9dB。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、本发明的吸波材料包括有导电短纤维层和磁性材料层，导电短纤维层中含有碳素短纤维、玻璃纤维和无机粉剂，碳素短纤维起到抑制传导干扰的作用，而玻璃纤维和无机粉剂能够使得导电短纤维层具有良好的阻燃性能；磁性材料层中含有磁性材料添加剂和玻璃纤维，磁性材料添加剂中含有Mn-Zn-铁氧体、Ni-Zn-铁氧体、Mn-Mg-Zn-铁氧体、Fe-Al-Si合金和纳米级多孔钡铁氧体，能够起到抑制辐射干扰的作用，对辐射干扰的抑制效果更好，导电短纤维层和磁性材料层进行叠加压合而成的吸波材料从而能够同时抑制传导干扰和抑制辐射干扰；

2、本发明通过叠加压合的方式将导电短纤维层和磁性材料层合成电磁波吸收材料，能够根据实际需要选择导电短纤维层和磁性材料层的层数，使得电磁波吸收材料在满足抑制传导干扰和抑制辐射干扰功能的同时具有薄型化、轻量性、灵活性等优点。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例1-3的截面结构示意图；

图2是本发明实施例4的截面结构示意图；

图中：1导电短纤维层、2磁性材料层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1，本发明提供一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料，包括导电短纤维层1和磁性材料层2，所述导电短纤维层1包括以下重量百分比的原料：碳纤维1.6％、玻璃纤维17％、竹炭纤维22.4％、第一聚合物28％、木浆纤维23％和无机粉剂8％，所述磁性材料层2包括以下重量百分比的原料：玻璃纤维20％、第二聚合物30％和磁性材料添加剂50％。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层1的厚度为128um，所述磁性材料层2的厚度为304um，所述第一聚合物和第二聚合物为异丙烷橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯橡胶、聚氨酯橡胶中的一种或多种混合。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层1中碳纤维的长度为10mm，所述无机粉剂为氧化钛、硫酸钡、碳酸钙和氢氧化镁混合物，所述氧化钛、硫酸钡、碳酸钙和氢氧化镁的质量比为1：0.8：0.8：1.3，且所述无机粉剂的粒径为60um。

在一种优选的实施方式中，所述磁性材料层2中磁性材料添加剂包括有22％的Mn-Zn-铁氧体、22％的Ni-Zn-铁氧体、20％的Mn-Mg-Zn-铁氧体、16％Fe-Al-Si合金和20％的纳米级多孔钡铁氧体。

本发明还提供一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：导电短纤维层1的制备，按照导电短纤维层1的重量百分比称取碳纤维、玻璃纤维、竹炭纤维、第一聚合物、木浆纤维和无机粉剂，将称取的原料投入到球磨机进行混炼，混炼完成后将原料导入双螺杆挤出机中进行加热熔融挤出，然后经过纺丝机进行纺丝处理，然后经过梳理机梳理成网得到导电短纤维层；

步骤二：磁性材料层2的制备，按照磁性材料层2的重量百分比称取玻璃纤维、第二聚合物和磁性材料添加剂，并将称取的磁性材料添加剂进行球磨、筛选，然后将筛选后的磁性材料添加剂与玻璃纤维和第二聚合物进行混炼，混炼完成后将原料导入双螺杆挤出机中进行加热熔融挤出，然后经过纺丝机进行纺丝处理，然后经过梳理机梳理成网得到磁性材料层；

步骤三：电磁波吸收材料的制备，将步骤一中得到的导电短纤维层和步骤二中得到的磁性材料层粘合、层压得到抗辐射干扰的电磁波吸收材料。

在一种优选的实施方式中，所述步骤一中碳纤维为6mm碳素短纤维，所述步骤一中双螺杆挤出机加热熔融的温度为240℃。

在一种优选的实施方式中，所述步骤二中双螺杆挤出机加热熔融的温度为240℃，所述步骤一和步骤二中纺丝处理后需要利用纤维开松机进行开松，开松完成后进行梳理。

在一种优选的实施方式中，所述步骤三中得到的抗辐射干扰的电磁波吸收材料在500MHz条件下传导干扰抑制效果大于0.9dB，辐射干扰抑制效果大于2.9dB。

实施例2：

与实施例1不同的是，一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料，所述导电短纤维层包括以下重量百分比的原料：碳纤维0.8％、玻璃纤维18％、竹炭纤维22％、第一聚合物32.2％、木浆纤维21％和无机粉剂6％，所述磁性材料层包括以下重量百分比的原料：玻璃纤维30％、第二聚合物20％和磁性材料添加剂50％。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层1的厚度为125um，所述磁性材料层2的厚度为296um。

实施例3：

与实施例1-2不同的是，一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料，所述导电短纤维层包括以下重量百分比的原料：碳纤维10％、玻璃纤维16％、竹炭纤维18％、第一聚合物253％、木浆纤维23％和无机粉剂8％，所述磁性材料层包括以下重量百分比的原料：玻璃纤维20％、第二聚合物20％和磁性材料添加剂60％。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层1的厚度为126um，所述磁性材料层2的厚度为299um

实施例4：

请参阅图2，本发明提供一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料，包括导电短纤维层1和两层磁性材料层2，所述导电短纤维层1包括以下重量百分比的原料：碳纤维1.6％、玻璃纤维17％、竹炭纤维22.4％、第一聚合物28％、木浆纤维23％和无机粉剂8％，所述磁性材料层2包括以下重量百分比的原料：玻璃纤维20％、第二聚合物30％和磁性材料添加剂50％。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层1的厚度为128um，每层所述磁性材料层2的厚度为150um，所述第一聚合物和第二聚合物为异丙烷橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯橡胶、聚氨酯橡胶中的一种或多种混合。

在一种优选的实施方式中，所述导电短纤维层1中碳纤维的长度为10mm，所述无机粉剂为氧化钛、硫酸钡、碳酸钙和氢氧化镁混合物，所述氧化钛、硫酸钡、碳酸钙和氢氧化镁的质量比为1：0.8：0.8：1.3，且所述无机粉剂的粒径为60um。

在一种优选的实施方式中，所述磁性材料层2中磁性材料添加剂包括有22％的Mn-Zn-铁氧体、22％的Ni-Zn-铁氧体、20％的Mn-Mg-Zn-铁氧体、16％Fe-Al-Si合金和20％的纳米级多孔钡铁氧体。

本发明还提供一种抗辐射干扰的电磁波吸收材料的加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：导电短纤维层1的制备，按照导电短纤维层1的重量百分比称取碳纤维、玻璃纤维、竹炭纤维、第一聚合物、木浆纤维和无机粉剂，将称取的原料投入到球磨机进行混炼，混炼完成后将原料导入双螺杆挤出机中进行加热熔融挤出，然后经过纺丝机进行纺丝处理，然后经过梳理机梳理成网得到导电短纤维层；

步骤二：磁性材料层2的制备，按照磁性材料层2的重量百分比称取玻璃纤维、第二聚合物和磁性材料添加剂，并将称取的磁性材料添加剂进行球磨、筛选，然后将筛选后的磁性材料添加剂与玻璃纤维和第二聚合物进行混炼，混炼完成后将原料导入双螺杆挤出机中进行加热熔融挤出，然后经过纺丝机进行纺丝处理，然后经过梳理机梳理成网得到磁性材料层；

步骤三：电磁波吸收材料的制备，将步骤一中得到的导电短纤维层和步骤二中得到的磁性材料层粘合、层压得到抗辐射干扰的电磁波吸收材料。

在一种优选的实施方式中，所述步骤一中碳纤维为6mm碳素短纤维，所述步骤一中双螺杆挤出机加热熔融的温度为240℃。

在一种优选的实施方式中，所述步骤二中双螺杆挤出机加热熔融的温度为240℃，所述步骤一和步骤二中纺丝处理后需要利用纤维开松机进行开松，开松完成后进行梳理。

在一种优选的实施方式中，所述步骤三中得到的抗辐射干扰的电磁波吸收材料在500MHz条件下传导干扰抑制效果大于0.9dB，辐射干扰抑制效果大于2.9dB。

分别选取实施例1、实施例2和实施例3生产的电磁波吸收材料分别作为实验组1、实验组2和实验组3，并选取三种对比例对电磁波吸收材料的传导干扰抑制效果和辐射干扰抑制效果进行测量，三中对比例中磁性材料层的原料与实施例1中原料相同，传导干扰抑制效果测试时在MSL上放置吸波材料，测量传导干扰抑制Rtp(dB)，使用安捷伦网络分析仪在40MHz-8GHz的频率下进行了测量，此外，吸波材样本的大小为10cm×5cm，将导电性短纤维层侧放置在MSL侧进行测量；辐射干扰抑制效果测试时MSL的一端与网络分析器的port1连接，另一端连接了50Ω的终端电阻。另外，网络分析器的port2连接了Anritsu公司的治具、该探测测量部下端固定为MSL的纵向中央部上方5mm的位置，用探测检测出从MSL泄漏的辐射干扰，测量结果如表一所示：

表一

经过多次实验可以得出，如表一所示实施例1、实施例2和实施例3生产的电磁波吸收材料的传导干扰抑制效果和辐射干扰抑制效果较高，而对比例1只设置导电短纤维层，其传导干扰抑制效果较好，而没有辐射干扰抑制效果，对比例2只设置磁性材料层，其辐射干扰抑制效果较好，传导干扰抑制效果较差，对比例3采用1mm碳素短纤维作为原料，与实施例3相比，其传导干扰抑制效果和辐射干扰抑制效果明显降低；吸波材料包括有导电短纤维层和磁性材料层，导电短纤维层中含有碳素短纤维、玻璃纤维和无机粉剂，碳素短纤维起到抑制传导干扰的作用，而玻璃纤维和无机粉剂能够使得导电短纤维层具有良好的阻燃性能；磁性材料层中含有磁性材料添加剂和玻璃纤维，磁性材料添加剂中含有Mn-Zn-铁氧体、Ni-Zn-铁氧体、Mn-Mg-Zn-铁氧体、Fe-Al-Si合金和纳米级多孔钡铁氧体，能够起到抑制辐射干扰的作用，对辐射干扰的抑制效果更好，导电短纤维层和磁性材料层进行叠加压合而成的吸波材料从而能够同时抑制传导干扰和抑制辐射干扰。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。