專利名稱：屏蔽電磁輻射的復(fù)合塑料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程塑料，特別涉及具有電磁屏蔽效能的特種功能塑料。
技術(shù)背景隨著電子技術(shù)和電子設(shè)備的進步，電磁波對電子設(shè)備的正常使用和人類健 康地危害需要得到治理。發(fā)明具有電磁屏蔽效能的塑料產(chǎn)品，用于制作具有電 磁屏蔽效能的電子設(shè)備產(chǎn)品的外殼具有較大的應(yīng)用前景。雖然目前國內(nèi)外都有對于導(dǎo)電塑料的研究，但主要集中在利用碳纖維，鍍 鎳碳纖維或不銹鋼纖維通過塑料制作工藝制成導(dǎo)電塑料。根據(jù)文獻《LDPE-不銹 鋼纖維電磁屏蔽材料的性能研究》，《不銹鋼纖維填充熱塑性導(dǎo)電塑料研究進 展》， 《Conductive plastics for electrical and electronic application"等文獻的介紹，都是利用各種導(dǎo)電填料與工程塑料母?；旌?后，通過混鏈和注塑等工藝制成導(dǎo)電塑料。 一般而言其制作方法比較復(fù)雜，技 術(shù)含量高，工藝難以控制。同時由于少量導(dǎo)電纖維的加入難以得到高屏蔽效 能，而增加導(dǎo)電填料又造成注塑工藝?yán)щy，所以目前主要還在研究階段，難以 大規(guī)模應(yīng)用。同時這種導(dǎo)電塑料在實際應(yīng)用中由于整個塑料具有導(dǎo)電性，所以 使用安全和電子元件的短路問題也限制了應(yīng)用領(lǐng)域。目前需要實現(xiàn)電磁屏蔽的電子設(shè)備的外殼往往有金屬板材沖壓而成，例如 計算機機箱，微波爐外殼等等,這種金屬外殼往往難以制作形狀復(fù)雜的制品，同時利用金屬材料制成的電子設(shè)備外殼往往具有較重的重量,而且接縫處難以封裝會 造成電磁波泄漏，所以對于某些電子設(shè)備難以實現(xiàn)電磁屏蔽，例如手機的外 殼。而正在大量研究開發(fā)的電磁屏蔽涂料如果簡單涂覆到塑料外殼上，往往由 于涂料的耐括性和耐磨性的問題難以保證長期的電磁屏蔽效能。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種屏蔽電磁輻射的復(fù)合塑料，有三層結(jié)構(gòu)，中間層由具有自 粘接特性的復(fù)合電磁屏蔽材料組成，使塑料具備屏蔽效能。制成的具有電磁屏蔽 效能的塑料外殼，使用安全，屏蔽效能高。同時其構(gòu)成為簡單的復(fù)合制備，生 ，可用于制作具有電磁屏蔽效能的電子設(shè)備產(chǎn)品的外 殼。用于屏蔽電磁輻射的復(fù)合塑料為三層復(fù)合式結(jié)構(gòu)，內(nèi)外兩層由普通工程塑 料構(gòu)成，中間層為金屬粉末/導(dǎo)電聚合物以及樹脂為基體的復(fù)合電磁屏蔽材料。 內(nèi)外兩層的工程塑料的厚度范圍從0. 05毫米到10毫米，中間金屬粉末/導(dǎo)電聚 合物及樹脂構(gòu)成的電磁屏蔽材料的厚度為0.1毫米到4毫米，其屏蔽效能在 30MHz-1500MHz的頻率范圍大于40dB。所采用的工程塑料可以根據(jù)使用性能的要求采用PP、 PC-ABS或ABS等。這種復(fù)合塑料用于制作屏蔽電磁輻射的電子設(shè)備產(chǎn)品的外殼，例如手機外 殼、電視機外殼和計算機外殼等。上述復(fù)合塑料的制備方法為，首先根據(jù)使用情況，利用普通注塑設(shè)備注塑 出復(fù)合應(yīng)用要求的工程塑料構(gòu)件，工程塑料構(gòu)件應(yīng)注塑出兩片，其厚度應(yīng)為實 際塑料外殼的1/2減去電磁屏蔽材料的厚度，其厚度范圍可以是0.05毫米到 10毫米。工程塑料構(gòu)件的尺寸應(yīng)考慮內(nèi)外層相配合的尺寸公差要求。中心為一 種金屬粉末/導(dǎo)電聚合物為導(dǎo)電填料，有機樹脂為基體的復(fù)合電磁屏蔽材料，選 用樹脂必須具有自粘接性能，可以將內(nèi)外層塑料構(gòu)件緊密粘接并具有要求的結(jié) 合強度，電磁屏蔽涂料與塑料之間的附著力大于0.2MPa。首先將內(nèi)外層塑料的 需要與電磁屏蔽材料接觸的面用砂紙打磨，以增加電磁屏蔽材料與塑料之間的 附著力。打磨后用丙酮和酒精對接觸面進行清洗。將電磁屏蔽材料噴涂在經(jīng)過 處理的外層工程塑料構(gòu)件的內(nèi)則面或內(nèi)層工程塑料構(gòu)件的外則面或兩者同時噴 涂，噴涂后將兩層工程塑料涂有電磁屏蔽材料的面相對粘接后干燥。其中中間 部分的電磁屏蔽材料的厚度可以是0. 1毫米到4毫米。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，復(fù)合塑料構(gòu)成了所謂的"三明治"式的結(jié)構(gòu)，兩 片工程塑料與中間層的電磁屏蔽材料可以直接粘接而成，中間由樹脂為基體制 備的電磁屏蔽材料具有自粘接性。其特點是(1)提供了一種利用具有電磁屏 蔽效能的塑料來取代目前常用的金屬外殼的可行方案，可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的電 子設(shè)備外殼，并具有重量輕，易于加工，成本低的特點；(2)這種電磁屏蔽塑 料的電磁屏蔽效能完全由中間部分的電磁屏蔽涂料決定，因此可以根據(jù)實際的 使用要求，選用不同的組分配比電磁屏蔽涂料來獲得最好的價格/性能比； (3)由于電磁屏蔽材料在兩層塑料之間，所以可以長期使用，而不需考慮它的 耐括性和耐磨性；(4)由于電磁屏蔽導(dǎo)電材料僅僅在兩層絕緣的工程塑料之 間，所以使用過程中與用戶接觸的部分和與電子原件接觸的部分均為不導(dǎo)電材 料，保證了用戶的使用安全和不會因為塑料外殼的壓縮和變形造成電子原件的 短路；(5)其中使用的金屬粉末/導(dǎo)電聚合物屏蔽組分一具有高粘接性能的樹 脂為基體，可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自粘接，(6)利用本發(fā)明的方法制備的塑料一方面 具有塑料產(chǎn)品易于成形可以加工成各種形狀的外殼產(chǎn)品的特點，另一方面又使 塑料外殼產(chǎn)品具有了導(dǎo)電材料才具備的電磁屏蔽防止電磁輻射的特點，構(gòu)成了 一種新型的應(yīng)用材料。本發(fā)明制備的電子設(shè)備的塑料外殼的電磁屏蔽效能完全取決于中間層復(fù)合 電磁屏蔽材料的屏蔽效能。其內(nèi)外層完全由一般的工程塑料制成，可以是PP， ABS或PC/ABS，或它們的任意組合。因此內(nèi)外層均為不導(dǎo)電的塑料，電子設(shè)備 與人體接觸的外殼部分不導(dǎo)電，內(nèi)殼接觸面不導(dǎo)電，具有使用安全并防止電子 元件與外殼接觸短路的優(yōu)點。
具體實施方式
實施例l:選用PC/ABS工程塑料，經(jīng)注塑制成直徑為115毫米的兩個塑料 圓片，每片的厚度為0.8毫米。以15%體積分?jǐn)?shù)的Ni粉和10%導(dǎo)電聚苯胺加上 丙烯酸樹脂制備復(fù)合電磁屏蔽材料，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的頻率范圍 內(nèi)為50dB。首先將工程塑料需要涂覆電磁屏蔽涂料的一面用水砂紙打磨，然后 先用丙酮擦洗，再用無水酒精擦洗后晾干。將復(fù)合電磁屏蔽材料涂覆在工程塑 料的圓片的一面上，然后將上層塑料片覆蓋。經(jīng)自然干燥后形成三層結(jié)構(gòu)的具 有電磁屏蔽效能的塑料片。其中電磁屏蔽材料的厚度為0.3毫米。制得后的試 樣在30MHz-1500MHz的頻率范圍內(nèi)其屏蔽效能為50dB。實施例2:選用PP工程塑料，經(jīng)注塑制成直徑為115毫米的兩個塑料圓 片，每片的厚度為1毫米。以20%體積分?jǐn)?shù)的Ni粉和5%導(dǎo)電聚苯胺粉末加上丙 烯酸樹脂制備復(fù)合電磁屏蔽材料，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的頻率范圍內(nèi) 為55dB。首先將工程塑料需要涂覆電磁屏蔽涂料的一面用水砂紙打磨，然后先 用丙酮擦洗，再用無水酒精擦洗后晾干。將復(fù)合電磁屏蔽材料涂覆在兩層工程 塑料的圓片的一面上，然后將兩層塑料片覆蓋。經(jīng)自然干燥后形成三層結(jié)構(gòu)的 具有電磁屏蔽效能的塑料片。其中電磁屏蔽材料的厚度為0.4亳米。制得后的 試樣在30MHz-1500MHz的頻率范圍內(nèi)其屏蔽效能為55dB。
實施例中的復(fù)合塑料可以滿足手機、電視機和計算機等電子設(shè)備外殼防止 電磁輻射的需要。
權(quán)利要求
1、屏蔽電磁輻射的復(fù)合塑料，其特征在于，為三層復(fù)合式結(jié)構(gòu)，內(nèi)外兩層由普通工程塑料構(gòu)成，中間層為金屬粉末/導(dǎo)電聚合物以及樹脂為基體的復(fù)合電磁屏蔽材料。
2、 如權(quán)利要求l所述的屏蔽電磁輻射的復(fù)合塑料，其特征在于，內(nèi)外兩層 的工程塑料的厚度范圍從0. 05毫米到10毫米，中間金屬粉末/導(dǎo)電聚合物及樹 脂構(gòu)成的電磁屏蔽材料的厚度為0. 1毫米到4毫米，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的頻率范圍大于40dB。
3、 如權(quán)利要求2所述的屏蔽電磁輻射的復(fù)合塑料，所采用的工程塑料可以 根據(jù)使用性能的要求采用PP、 PC-ABS或ABS。
4、 權(quán)利要求1的屏蔽電磁輻射的復(fù)合塑料用于制作屏蔽電磁輻射的電子 設(shè)備產(chǎn)品的外殼。
全文摘要
屏蔽電磁輻射的復(fù)合塑料涉及具有電磁屏蔽效能的特種功能塑料。本發(fā)明為三層復(fù)合式結(jié)構(gòu)，內(nèi)外兩層由普通工程塑料構(gòu)成，中間層為金屬粉末/導(dǎo)電聚合物以及樹脂為基體的復(fù)合電磁屏蔽材料。內(nèi)外兩層工程塑料的厚度范圍從0.05毫米到10毫米，中間金屬粉末/導(dǎo)電聚合物及樹脂構(gòu)成的電磁屏蔽材料的厚度為0.1毫米到4毫米，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的頻率范圍大于40dB。制成的具有電磁屏蔽效能的塑料外殼，不僅電子設(shè)備與人體接觸的外殼部分不導(dǎo)電，而且內(nèi)殼接觸面也不導(dǎo)電，具有使用安全并防止電子元件與外殼接觸短路以及屏蔽效能高的優(yōu)點，可用于制作具有電磁屏蔽效能的電子設(shè)備產(chǎn)品的外殼。
文檔編號H05K9/00GK101155504SQ200710121999
公開日2008年4月2日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者馮惠平, 朱國輝, 毛衛(wèi)民, 王振基, 袁豐肖 申請人:北京科技大學(xué)