[发明专利]一种轻型柔性电磁屏蔽纤维膜材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种轻型柔性电磁屏蔽纤维膜材料及其制备方法与应用，属于电磁屏蔽材料技术领域。本发明的轻型柔性电磁屏蔽纤维膜材料的制备，以热亚胺化和热压结合的方式对聚酰胺酸盐纤维膜进行处理以减小纤维与纤维之间的空间，之后以粗化液实现对高分子材料的表面粗化，同时以特定金属盐作为湿法‑化学镀液的活化剂，并采用无甲醛镀液“绿色环保”的方式实现金属化高分子材料的高效、可控构筑，最后通过表面防腐对其进行表面处理，增强其耐腐蚀性能。该材料具有很好的柔韧性和较强的电磁屏蔽性能，有望应用于航空航天、军事设备、微型电子设备、民用电器领域。

技术领域

本发明涉及一种轻型柔性电磁屏蔽纤维膜材料及其制备方法与应用，属于电磁屏蔽材料技术领域。

背景技术

电磁屏蔽材料作为一种以在材料外部的反射损耗和材料内部的吸收损耗方式对入射电磁波进行有效隔离的功能防护材料，在电磁防护领域获得了广泛的应用。同时，电子元器件小型化和高度集成化也使得电气设备中电磁泄露和干扰问题日益突出。在一些特殊极端条件下如极寒、极热或潮湿等环境中，常规屏蔽材料的耐高低温和耐腐蚀性能一般很差，屏蔽性能发生大幅衰减，无法满足实际使用需要。

因此，人们对于高性能电磁屏蔽材料提出了更高的性能需求，要求其在兼具薄、轻、宽、强的特性之外在特殊环境下具备极好的耐高低温和耐腐蚀性。聚酰亚胺纤维材料以其极好的耐高低温性能、优异的柔软性以及高强度等特点而受到广泛的关注。然而，对于聚酰亚胺纤维来说由于其不导电、不导磁因而对入射电磁波没有明显屏蔽效果。

因此，为了获得高性能的电磁屏蔽材料，通常需要赋予聚酰亚胺纤维以优异的导电性和导磁性。一般来说对高分子基体进行表面金属化是使其获得优异的导电性和导磁性的常用方法。

高分子材料的表面金属化方法可以分为两大类：第一类是干法，主要包括物理气相沉积法和化学气相沉积法等。物理气相沉积法又可以分为真空蒸发法和磁控溅射法。真空蒸发法可以在极端时间内实现在高分子材料表面形成金属镀层，但是金属层与高分子基底间的结合力较差，而且真空蒸发方式也限定了只能使用像铝这样具有较低熔点的金属材料，使其应用受到了极大限制。磁控溅射法利用高能离子轰击金属靶材，使得靶材原子获得足够能量发生溅射并沉积在高分子材料表面；相较于真空蒸发法，磁控溅射法能够提高金属镀层与高分子基底间的结合力，并且适用于铝、银、镍等多种金属材料，但是对于具有空间结构的三维体材料(例如纤维无纺布)的内表面的金属化存在使用限制，且设备成本造价较高。化学气相沉积法利用反应气体在基底表面发生化学反应实现金属原子沉积，得到的金属膜层均匀致密，其与基底的结合力也较强；但是该方法反应温度通常很高(900～2000℃)，容易导致基底变形和组织变化，不适用于高分子材料。第二类是湿法，主要包括电镀、氧化还原法和化学镀等。电镀利用电解作用实现高分子材料的表面金属化，该方法镀层结晶均匀，粗糙度较低，其与基底结合力较强，无脱皮、针孔、毛刺等现象；但是该方法需要使用对环境有害的铬/镍金属衍生物，而且目前应用电镀法最多的高分子材料主要是ABS和聚丙烯(PP)，其次是聚砜(PSF)、聚碳酸酯(PC)和聚四氟乙烯(PTFE)等，但应用难度较大。化学还原法是通过金属盐和聚合物分子之间形成螯合物，将金属离子引入到高分子材料表面，再利用还原剂将金属离子还原，从而在基底表面形成金属层。与化学还原法不同，化学镀法利用“粗化-活化”工艺可以实现在高分子材料表面形成诱发后续金属离子还原反应的活性催化中心并以此实现金属镀层在基底材料表面的均匀负载。该方法操作简单、均镀能力强，适用于形状复杂，具有内孔或内腔的镀件材料，镀层均匀致密，孔隙率低，且适用性强，可在金属、非金属、高分子基体上沉积镀层。

而常规化学镀前处理，特别是粗化过程，是影响金属层与基底间结合力的关键。而大多数高分子材料由于表面惰性，难以进行有效的表面粗化。另一方面，活化作为化学镀前处理的关键步骤，直接影响着催化剂在镀件表面附着的均匀性和选择性，决定着镀层本身的连续性。目前多以钯活化为主，成本较高，污染较大。