屏蔽用复合材料的制作方法

本发明涉及一种新型屏蔽用复合材料。

背景技术：

电子产品随处可见，电子元件是组成电子产品的基础。电子元件在工作时会产生有电磁信号，会干扰其他的元件正常工作，且电子元件在工作时还需要防备其他电磁信号对该电子元件的正常运行造成影响。因此现在出现用于对电子元件的电磁信号进行屏蔽的屏蔽装置。但是影响电子元件正常工作的因素不限于是电磁，静磁、温度、冲击也会影响电子元件的工作。

技术实现要素：

本发明首要目的是提供一种屏蔽性能高的屏蔽用复合材料。

为实现上述目的，本发明提供一种屏蔽用复合材料，复合材料由内至外依次设置有绝缘层、静磁屏蔽层、电磁屏蔽层和耐磨层。有利于为该屏蔽用复合材料同时提供绝缘、静磁屏蔽、电磁屏蔽、抗冲击的能力，有利于提高复合材料的适用性。

进一步方案为，绝缘层由玻璃纤维树脂、石英纤维树脂、玄武岩纤维树脂、芳纶纤维树脂、聚对苯撑苯并二噁唑纤维树脂等至少一种绝缘的复合材料制成。有利于起绝缘，耐温阻燃的作用。

进一步方案为，静磁屏蔽层由坡莫合金或具有高导磁镀层纤维的树脂复合材料制成。有利于外部磁场通过导磁材料形成磁回路，以实现复合材料对静磁的屏蔽作用。

进一步方案为，电磁屏蔽层包括基体材料和纤维布。纤维布由金属纤维、碳系纤维、导电型金属化合物纤维、导电高分子型纤维至少一种纤维制成。有利于通过低电阻的导电纤维，对高频电磁信号进行屏蔽。还有利于降低复合材料的重量。

进一步方案为，通过喷涂石墨烯悬浮液的方式将石墨烯展开在电磁屏蔽层上成型耐磨层，石墨烯悬浮液的喷涂初速度大于381m/s，石墨烯锚固有亲油基团。石墨烯悬浮液具有较高的喷涂初速度有利于石墨烯悬浮液在喷涂中雾化，有利于石墨烯的均匀喷涂。高速喷出的液滴撞击电磁屏蔽层时，利于将动能转化为热能，促进石墨烯的亲油基团与电磁屏蔽层的基体材料的基团建立化学键，还有利于石墨烯的边缘重新接合，形成平滑的耐磨层。极大地提高复合材料的耐磨强度和抗冲击的能力，提高复合材料的耐用性，同时提高电磁屏蔽能力。

进一步方案为，石墨烯具有甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、环己基、乙烯基、丙烯基、氨基、氨丙基、氨乙基氨丙基、巯基丙基和苯胺甲基胺基中至少一种亲油基团。有利石墨烯的基团与电磁屏蔽层的基体材料的基团之间具有较强的化学键作用，提高石墨烯与电磁屏蔽层之间的结合力，提高复合材料的结构强度和表面耐磨性能。

进一步方案为，悬浮液包括甲醇、乙醇、丙酮、丁酮和dmf中的至少一种液体，石墨烯与石墨烯悬浮液的质量比在7%至9.5%之间。有利于降低石墨烯涂层的重叠度，增加石墨烯与电磁屏蔽层表面的边缘接触，降低石墨烯与电磁屏蔽层的接触电阻，提高电磁屏蔽能力，同时易于实现石墨烯的单一薄层，有利于提高复合材料的抗冲击能力。

进一步方案为，喷涂前对所述电磁屏蔽层预热。进一步利于促进石墨烯的基团与基体材料的基团产生较强的化学键作用，提高石墨烯悬浮液中液体的蒸发速度，减少液滴回弹几率，有利于石墨烯粘附在电磁屏蔽层上，形成平滑的耐磨层。也有利于减少温差，减少石墨烯耐磨层与电磁屏蔽层之间的温差，防止热胀冷缩而导致耐磨层脱层。

进一步方案为，喷涂前将喷嘴预热到300℃至340℃之间。。有利于形成动态喷雾，提高石墨烯活性，利于石墨烯有效地粘附在电磁屏蔽层上。

进一步方案为，在电磁屏蔽层凝胶后且完全固化前完成石墨烯悬浮液喷涂。有利于提高石墨烯与电磁屏蔽层的粘合力。

附图说明

图1是本发明复合材料的结构示意图。

具体实施例

石墨烯的种类有多种。按层数分，可分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯。按功能化形式分，常见的有氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、氢化石墨烯、氟化石墨烯等。按外在形态分，包括片状石墨烯、薄膜石墨烯、量子点石墨烯、纳米带石墨烯、三维状石墨烯等。

第一具体实施例

如图1所示，该屏蔽盒子100由本发明的屏蔽用复合材料制成，该复合材料由内至外依次设置有绝缘层101、静磁屏蔽层102、电磁屏蔽层103和耐磨层104。有利于为该屏蔽用复合材料同时提供绝缘、静磁屏蔽、电磁屏蔽、抗冲击的能力，有利于提高复合材料的适用性。

绝缘层101由玻璃纤维树脂、石英纤维树脂、玄武岩纤维树脂、芳纶纤维树脂、聚对苯撑苯并二噁唑纤维树脂等至少一种绝缘的复合材料制成。有利于增加绝缘，耐温阻燃的作用。绝缘层101优选由玻璃纤维树脂制成。绝缘层101也可以由绝缘的树脂单独制作。

静磁屏蔽层102由坡莫合金或具有高导磁镀层纤维的树脂复合材料制成。有利于外部磁场通过导磁材料形成磁回路，以实现复合材料对静磁的屏蔽作用。静磁屏蔽层102优选由坡莫合金制成。静磁屏蔽层102不限于由坡莫合金制成，还可以由硅钢等其他高导磁材料制成。

电磁屏蔽层103包括基体材料和纤维布。纤维布由金属纤维、碳系纤维、导电型金属化合物纤维、导电高分子型纤维至少一种纤维制成。有利于通过低电阻的导电纤维，对高频电磁信号进行屏蔽。还有利于降低复合材料的重量。电磁屏蔽层103优选由碳纤维布和环氧树脂制成。

本发明的屏蔽用复合材料优选通过压模成型工艺制成。首先在型芯上缠绕一层带有树脂的玻璃纤维，通过第一次压模形成绝缘层101。接着在绝缘层101外侧铺上坡莫合金和混合有树脂的碳纤维布，通过第二次压模形成静磁屏蔽层102和电磁屏蔽层103。本发明的树脂不限于环氧树脂，还可以是酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等其他树脂。

进一步的，作为静磁屏蔽层102的高导磁材料为导电材料时，该静磁屏蔽层也可以充当电磁屏蔽层。

优选的，本发明的助剂还包括阻燃剂。该阻燃剂包括三聚氰胺聚磷酸盐和甲基膦酸二甲酯，其对环氧树脂的阻燃性能优良，有利于提高耐磨预浸料的耐水性和拉伸强度。可选的，该阻燃剂还可以由蒙脱土、三聚氰胺和三聚氰胺聚磷酸盐组成。

优选的，静磁屏蔽102层为双层结构，两静磁屏蔽层之间设置有一层不导磁层，进一步有利于静磁屏蔽。

优选的，电磁屏蔽层103的纤维布为带孔纤维布，有利于带孔纤维的两侧的基体材料通过孔进行连接。有利于提高电磁屏蔽层103结构强度。

优选的，电磁屏蔽层103的基体材料里填充有导电填料，导电填料包括石墨烯、导电炭黑、石墨粉、碳纳米管、铜粉、银粉等。有利于增强电磁屏蔽层的电磁屏蔽。

优选的，在电磁屏蔽层凝胶后且完全固化前完成石墨烯悬浮液喷涂，通过喷涂石墨烯悬浮液的方式将石墨烯展开在电磁屏蔽层上成型耐磨层104。有利于提高石墨烯与电磁屏蔽层的粘合力。石墨烯悬浮液的喷涂初速度大于381m/s，石墨烯具有亲油基团。石墨烯悬浮液具有较高的喷涂初速度有利于石墨烯悬浮液在喷涂中雾化，有利于石墨烯的均匀喷涂。高速喷出的液滴撞击电磁屏蔽层时，利于将动能转化为热能，促进石墨烯促进石墨烯的亲油基团与电磁屏蔽层的基体材料的基团建立化学键，还有利于石墨烯的边缘重新接合，形成平滑的耐磨层。极大地提高复合材料的耐磨强度和抗冲击的能力，提高复合材料的耐用性，同时提高电磁屏蔽能力。优选的，本发明的石墨烯喷涂初速度为420m/s。

石墨烯可以具有甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、环己基、乙烯基、丙烯基、氨基、氨丙基、氨乙基氨丙基、巯基丙基和苯胺甲基胺基中至少一种亲油基团。有利于石墨烯的基团与电磁屏蔽层的基体材料的基团之间具有较强的化学键作用，提高石墨烯与电磁屏蔽层之间的结合力，提高复合材料的结构强度和表面耐磨性能。

悬浮液包括甲醇、乙醇、丙酮、丁酮和dmf中的至少一种液体。优选的，石石墨烯与石墨烯悬浮液的质量比在7%至9.5%之间。有利于降低石墨烯涂层的重叠度，增加石墨烯与电磁屏蔽层表面的边缘接触，降低石墨烯与电磁屏蔽层的接触电阻，提高电磁屏蔽能力，同时易于实现石墨烯的单一薄层，有利于提高复合材料的抗冲击能力。

优选的，喷涂前对所述电磁屏蔽层预热。进一步利于促进石墨烯的基团与基体材料的基团产生较强的化学键作用，提高石墨烯悬浮液中液体的蒸发速度，减少液滴回弹几率，有利于石墨烯粘附在电磁屏蔽层上，形成平滑的耐磨层。也有利于减少温差，减少石墨烯耐磨层与电磁屏蔽层之间的温差，防止热胀冷缩而导致耐磨层脱层。

优选的，喷涂前将喷嘴预热到300℃至340℃之间。。有利于形成动态喷雾，提高石墨烯的活性，利于石墨烯有效地粘附在电磁屏蔽层上。

优选的，喷涂石墨烯悬浮液的喷嘴与电磁屏蔽层的距离小于5.5cm。有利于减少石墨烯在喷射过程中动能的损失，有利于石墨烯的亲油基团与电磁屏蔽层的树脂基团之间的锚固作用。

优选的，电磁屏蔽层的树脂基体中填充有片状石墨烯，该石墨烯层层叠加、交错排列，通过形成弯曲的通道构成迷宫式的屏蔽架构，实现曲路密封。有利于提高电磁屏蔽层致密性，从而其防水性能，有效地抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散。

本发明的屏蔽用复合材料可以用于制作电子锁、电子控制设备、电子移动通讯设备、电子计算机、数据存储器等电子设备屏蔽层，用于保护设备中电子元件不受静磁和电磁的干扰，不受高温和冲击的用作而损坏。

本发明的石墨烯超音速喷涂不限于用于屏蔽用复合材料上，还可应用于齿轮、螺母、螺杆、螺钉和按键的表面的制作，也可以引用于行驶装置的机壳、电机机壳等表面的制作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。