本發(fā)明屬于電磁屏蔽膜制備領(lǐng)域，具體涉及一種電磁屏蔽膜及制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電子器件向小型化、高度集成化和高功率密度化的快速發(fā)展，散熱問題嚴(yán)重影響設(shè)備的性能、穩(wěn)定性和使用壽命，制約著高功率密度電子器件的進(jìn)一步發(fā)展。此外，高度密集的電子元器件工作過程也會(huì)產(chǎn)生大量電磁輻射，電磁輻射會(huì)導(dǎo)致相鄰器件之間的信號(hào)干擾，影響其他精密電子設(shè)備的正常工作，導(dǎo)致儀器精度下降，甚至可能會(huì)導(dǎo)致重要信息的泄露。同時(shí)，電子封裝材料通常要求具有良好的電絕緣性，以防止發(fā)生器件短路。因此，研究開發(fā)兼具絕緣導(dǎo)熱和電磁屏蔽功能的電子封裝材料具有重要意義和極大商業(yè)前景。

2、如中國(guó)專利cn114477157a提供一種增強(qiáng)方法熱導(dǎo)率的方法，綜合利用換原氧化石墨烯(rgo)的可大面積制備和可調(diào)高熱導(dǎo)率性能與氮化硼的電絕緣性能，制備出氮化硼/rgo異質(zhì)結(jié)，實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)熱和良好絕緣性能填料制備。但是，該技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：第一，兩種材料的界面結(jié)合難以調(diào)控，氮化硼的定點(diǎn)轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)方式困難，工藝復(fù)雜。第二，該材料是否具有電磁屏蔽功能未得到驗(yàn)證，電磁屏蔽與絕緣性能之間難以調(diào)控。

3、中國(guó)發(fā)明專利cn108129685a(專利名稱為多層復(fù)合導(dǎo)熱薄膜及其制備方法)構(gòu)造了中間層為納米纖維素薄膜，上下兩面分別依次涂覆納米纖維素/石墨烯薄膜層或(和)納米纖維素/氮化硼薄膜層，層與層之間通過纖維素基體間的氫鍵作用連接而形成的aba三層結(jié)構(gòu)和acbca五層結(jié)構(gòu)的復(fù)合導(dǎo)熱薄膜，具有較好的導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能和絕緣性能。但是，該技術(shù)中納米纖維素/石墨烯水分散液和納米纖維素/氮化硼薄水分散液只是通過簡(jiǎn)單的機(jī)械共混和超聲分散制備，難以分散均勻且無法實(shí)現(xiàn)高含量摻雜，石墨烯和氮化硼含量較低，因此最終復(fù)合膜熱導(dǎo)率較低(僅為6.82300w/(m·k))

4、因此，亟需一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制備工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異的兼具絕緣導(dǎo)熱和電磁屏蔽能效強(qiáng)的復(fù)合膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的電磁屏蔽膜及制備方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案是：

3、一種電磁屏蔽膜，所述電磁屏蔽膜包括依次設(shè)置的第一屏蔽層、第二屏蔽層、導(dǎo)熱層以及絕緣層，所述第一屏蔽層的原料包括熱塑性樹脂a、碳纖維和填料a；所述第二屏蔽層的原料包括熱塑性樹脂b和填料b，且所述第二屏蔽層為發(fā)泡層。

4、在一些實(shí)施方式中，以重量份計(jì)，所述第一屏蔽層的原料包括：

5、熱塑性樹脂a：100，

6、碳纖維：100～200，

7、填料a：10～20；

8、其中，所述第一屏蔽層能夠吸收或衰減屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播。

9、在一些實(shí)施方式中，熱塑性樹脂a具有受熱軟化、冷卻硬化的性能，而且不起化學(xué)反應(yīng)，無論加熱和冷卻重復(fù)進(jìn)行多少次，均能保持這種性能，熱塑性樹脂a可以是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、尼龍、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡膠、聚酯中的一種或多種的組合。為了較佳的力學(xué)性能，優(yōu)選為尼龍、聚丙烯中的一種或多種。尼龍為大分子主鏈含有酰胺基團(tuán)(-co-nh-)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的高分子材料，聚丙烯為大分子主鏈含有[ch2-ch(ch3)]n重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的高分子材料。

10、在一些實(shí)施方式中，所述碳纖維主要由碳元素組成，其質(zhì)量輕、導(dǎo)電性優(yōu)良，能吸收衰減屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播。所述碳纖維可以是碳纖維粉末、短切碳纖維、長(zhǎng)切碳纖維、碳纖維絲、碳纖維布等。為了較佳的電磁屏蔽能效及導(dǎo)熱散熱性，同時(shí)為了制備工藝的簡(jiǎn)單性，所述碳纖維優(yōu)選為碳纖維粉末或短切碳纖維中的一種或多種。

11、所述第一屏蔽層中，熱塑性樹脂a以100重量份計(jì)，含有100～200重量份的碳纖維。若碳纖維用量較少，電磁屏蔽膜力學(xué)性能減弱，且較少的碳纖維用量不利于所制膜的電磁屏蔽能效，若碳纖維用量較多，電磁屏蔽能效增加有限，但制備成本增加較多，因此第一屏蔽層中碳纖維的用量?jī)?yōu)選為130～180重量份。

12、所述第一屏蔽層中，所述填料a用量為10～20重量份。若填料a用量較少，其與碳纖維協(xié)同作用減弱，電磁屏蔽能效差，若填料a用量較多，易于熱塑性樹脂a分解，降低膜強(qiáng)度，易于暴露屏蔽區(qū)域于外界環(huán)境中。因此填料a用量?jī)?yōu)選為12～18重量份。

13、在一些實(shí)施方式中，所述填料a為粉末，其是以金屬或金屬氧化物作為主要成分的粉末，可與碳纖維協(xié)調(diào)作用，增強(qiáng)電磁屏蔽能效，金屬粉末可以是鐵粉、鈷粉、鎳粉、銅粉、鋅粉、鋁粉、鈦粉、釩粉、鉻粉、錳粉、銀粉、鉑粉、金粉、氧化鐵、氧化鎳、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎢中一種或多種的組合。為了較佳的電磁屏蔽能效，填料a優(yōu)選為銅粉、氧化銅粉中的一種或多種。

14、在一些實(shí)施方式中，所述填料a粉末的平均粒徑為10～200nm。若粒徑較小，則易造成粉塵污染，若粒徑較大，不利于均勻混合，因此填料a粉末的平均粒徑優(yōu)選為10～100nm。

15、在一些實(shí)施方式中，所述第二屏蔽層的原料包括：

16、熱塑性樹脂b：100，

17、填料b：50～100。

18、第二屏蔽層可以吸收經(jīng)第一屏蔽層吸收后剩余的雜波，提高屏蔽能效。

19、在一些實(shí)施方式中，所述熱塑性樹脂b包括聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯中的一種或多種的組合?？紤]到與填料b的協(xié)同作用(填料b在熱塑性樹脂b中的易分散性、易加工性)，增強(qiáng)電磁屏蔽能效，優(yōu)選為聚乙烯、聚氨酯中的一種或多種。

20、在一些實(shí)施方式中，所述填料b為導(dǎo)電無機(jī)陶瓷化合物，其為具備離子導(dǎo)電、電子和空穴導(dǎo)電的一種功能材料，其既具有金屬態(tài)導(dǎo)電性，同時(shí)又具有陶瓷的結(jié)構(gòu)特性、機(jī)械特性和獨(dú)有的物理化學(xué)性質(zhì)，如抗氧化、抗腐蝕、抗輻射、耐高溫等。所述填料b選自金屬基導(dǎo)電陶瓷、氧化物基導(dǎo)電陶瓷、氮化物基導(dǎo)電陶瓷、硼化物基導(dǎo)電陶瓷、碳化物基導(dǎo)電陶瓷中一種或多種，其中，金屬基導(dǎo)電陶瓷：鐵、鎳粉、銅粉、鋁粉等金屬基陶瓷；氧化物基導(dǎo)電陶瓷：v2o5、tio2、nb2o5、cdo、cso、moo3、wo3、bao、sno2、ta2o5、batio3、pbcro4、zno、al2o3、mgfe2o4、cufe2o4、fe3o4等氧化物基導(dǎo)電陶瓷；氮化物、硼化物、碳化物基導(dǎo)電陶瓷：如wc、tic、nbc、cr3c2、mo2c、vc、zrc、sic等氮化物、硼化物、碳化物基導(dǎo)電陶瓷。考慮到與熱塑性樹脂b的協(xié)同作用，填料b優(yōu)選為sic陶瓷、al2o3陶瓷中的一種或多種。

21、在一些實(shí)施方式中，所述第二屏蔽層是發(fā)泡的，發(fā)泡指第二屏蔽層材料自身內(nèi)部具有無數(shù)微小氣孔。

22、在一些實(shí)施方式中，所述第二屏蔽層的孔隙率為20～50％，所述孔隙率指塊狀材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下總體積的百分比，所述孔隙率按照gb/t?10799-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。若孔隙率較小，材料中孔隙體積較小，無法包覆填料b，在長(zhǎng)期使用電子產(chǎn)品過程中填料b易脫落，降低導(dǎo)熱性，若孔隙率較大則易造成孔隙浪費(fèi)，優(yōu)選為25～45％。

23、在一些實(shí)施方式中，所述第二屏蔽層微孔直徑為0.5～2μm。所述第二屏蔽層的大直徑微孔有利于更好的吸收透過第一屏蔽層的電磁波，且有利于增強(qiáng)導(dǎo)熱性。所述微孔直徑為第二屏蔽層中孔隙的截面直徑，通過對(duì)截面的掃描電鏡拍攝測(cè)量得到。為了較佳的電磁屏蔽能效和導(dǎo)熱性，第二屏蔽層微孔直徑優(yōu)選為0.8～1.5μm。

24、在一些實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱層能夠迅速散熱，電子元件使用過程會(huì)產(chǎn)生熱能，迅速散熱可延長(zhǎng)其使用壽命，導(dǎo)熱層的存在能使熱量以傳導(dǎo)散熱的方式到達(dá)表面，依靠導(dǎo)熱層的導(dǎo)熱、輻射的共同作用，快速散失熱量，使物體表面和內(nèi)部溫度下降，最終實(shí)現(xiàn)降溫散熱的目的。

25、在一些實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱層為附著在所述第二屏蔽層上的顆粒，所述導(dǎo)熱層包括金屬氧化物與氮化硅中的一種或多種；所述金屬氧化物包括氧化鐵、氧化鎳、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎢中的一種或多種的組合。所述氮化硅為一種無機(jī)物，化學(xué)式為si3n4。

26、在一些實(shí)施方式中，所述絕緣層主要保護(hù)導(dǎo)熱層、第一屏蔽層、第二屏蔽層，減少使用過程中產(chǎn)生的機(jī)械損傷和化學(xué)腐蝕，避免導(dǎo)熱層、第一屏蔽層、第二屏蔽層接觸水蒸汽受潮、防止接觸導(dǎo)體觸電等，可增加被包覆的電子設(shè)備的使用壽命。所述絕緣層包括聚合物和金屬氧化物，所述聚合物選自聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡膠、聚酯中的一種或多種。為了提高了電磁屏蔽膜的導(dǎo)熱性，避免屏蔽層因吸收電磁波過多的熱能積累而損壞。所述金屬氧化物選自氧化鐵、氧化鎳、氧化鈷、氧化銅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎢中的一種或多種的組合。考慮到聚合物和金屬氧化物的復(fù)配性，優(yōu)選為聚酰亞胺、聚四氟乙烯或聚乙烯中的一種或多種。

27、本發(fā)明采用的另一種技術(shù)方案是：

28、一種所述的電磁屏蔽膜的制備方法，包括：

29、(1)制備第一屏蔽層、第二屏蔽層、導(dǎo)熱層以及絕緣層，其中，

30、制備第一屏蔽層時(shí)，將第一屏蔽層的原料熔融后制成薄膜，拉伸薄膜使薄膜分別在橫向和縱向二次拉伸，得到第一屏蔽層，具體為：先將熱塑性樹脂a加熱至150-300℃，優(yōu)選為160-280℃(聚丙烯熔點(diǎn)在160-180℃，尼龍pa66熔點(diǎn)在260-280)，熔融后加入碳纖維、填料a，隨后經(jīng)擠出，將得到的產(chǎn)物進(jìn)行鑄片工藝，得到預(yù)處理片材，再將預(yù)處理片材進(jìn)行縱向拉伸和橫向拉伸，得到第一屏蔽層；

31、制備第二屏蔽層時(shí)，將第二屏蔽層的原料熔融后進(jìn)行發(fā)泡，擠出制成發(fā)泡薄膜，拉伸薄膜使薄膜分別在橫向和縱向二次拉伸，得到第二屏蔽層；

32、制備導(dǎo)熱層，將導(dǎo)熱層材料噴涂在第二屏蔽層的一側(cè)，得到導(dǎo)熱層；

33、制備絕緣層時(shí)，將絕緣層的原料熔融后制成薄膜，具體為：先將聚合物加熱至100-400℃，優(yōu)選為130-330℃，熔融后加入金屬氧化物，隨后經(jīng)擠出，將得到的產(chǎn)物進(jìn)行鑄片工藝，得到預(yù)處理片材，再將預(yù)處理片材進(jìn)行縱向拉伸和橫向拉伸，得到絕緣層；

34、(2)將第一屏蔽層、第二屏蔽層、導(dǎo)熱層、絕緣層依次復(fù)合真空熱壓得到所述電磁屏蔽膜。

35、在一些實(shí)施方式中，第二屏蔽層的制備方法具體如下：發(fā)泡采用超臨界流體發(fā)泡。超臨界發(fā)泡的優(yōu)勢(shì)為：時(shí)間更短、泡孔更加細(xì)膩，應(yīng)力結(jié)構(gòu)強(qiáng)，泡孔分布更加均勻且粒徑可控，由此可使產(chǎn)品具有更低的密度。

36、具體地：將熱塑性樹脂b、填料b放入反應(yīng)容器中，加熱至170-250℃、10-20mpa的超臨界co2浸泡1-5個(gè)小時(shí)，然后在150-200℃的蒸汽下發(fā)泡。隨后擠出制成發(fā)泡薄膜，拉伸薄膜使薄膜分別在橫向和縱向二次拉伸，得到第二屏蔽層。

37、超臨界流體是指當(dāng)流體的溫度及壓力達(dá)到某一特定點(diǎn)時(shí)，氣、液兩相的密度趨于相同，而合并為一均勻相的狀態(tài)，此一特定點(diǎn)即被稱為該流體的臨界點(diǎn)。當(dāng)任一流體的溫度及壓力均超越臨界點(diǎn)而達(dá)到超臨界狀態(tài)，此時(shí)之流體即定義為超臨界流體。一旦物質(zhì)進(jìn)入超臨界流體狀態(tài)，即呈現(xiàn)介于液態(tài)與氣態(tài)之間的穩(wěn)定、特殊相態(tài)，無法完全歸類于液體或氣體任一范疇，卻又同時(shí)具備了兩者物質(zhì)特性。即一方面具備低表面張力、低黏度，以及高擴(kuò)散性的氣體狀態(tài)性質(zhì)，另一方面，同時(shí)又擁有高溶解力、高密度的液態(tài)特性。

38、第二屏蔽層主要屏蔽透過第一屏蔽層的電磁波，且第二屏蔽層由于有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，較第一屏蔽層，第二屏蔽層導(dǎo)熱性更佳。透過第一屏蔽層的電磁波可由第二屏蔽層吸收，從電子原件散發(fā)出的熱量可由填料b傳遞至第一屏蔽層，再傳遞至絕緣層，實(shí)現(xiàn)層層快速散熱。

39、由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

40、本發(fā)明提供的電磁屏蔽膜，設(shè)置第一屏蔽層和第二屏蔽層，第二屏蔽層可吸收透過第一屏蔽層的雜波，電磁屏蔽能效較佳；電磁屏蔽膜中第二屏蔽層具備大直徑微孔，其可均勻分散填料b，與導(dǎo)熱層、絕緣層相互協(xié)同，導(dǎo)熱性能力較佳，可較快散發(fā)屏蔽層因吸收電磁波過多而產(chǎn)生的熱能，避免電子元件過熱；本發(fā)明的電磁屏蔽膜制備工藝過程未使用溶劑，環(huán)保且制備工藝簡(jiǎn)單。