專利名稱：屏蔽電磁輻射的復合塑料及其用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及工程塑料，特別涉及具有電磁屏蔽效能的特種功能塑料。
技術背景隨著電子技術和電子設備的進步，電磁波對電子設備的正常使用和人類健 康地危害需要得到治理。發明具有電磁屏蔽效能的塑料產品，用于制作具有電 磁屏蔽效能的電子設備產品的外殼具有較大的應用前景。雖然目前國內外都有對于導電塑料的研究，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電塑料。根據文獻《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，都是利用各種導電填料與工程塑料母粒混合 后，通過混鏈和注塑等工藝制成導電塑料。 一般而言其制作方法比較復雜，技 術含量高，工藝難以控制。同時由于少量導電纖維的加入難以得到高屏蔽效 能，而增加導電填料又造成注塑工藝困難，所以目前主要還在研究階段，難以 大規模應用。同時這種導電塑料在實際應用中由于整個塑料具有導電性，所以 使用安全和電子元件的短路問題也限制了應用領域。目前需要實現電磁屏蔽的電子設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雜的制品，同時利用金屬材料制成的電子設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備難以實現電磁屏蔽，例如手機的外 殼。而正在大量研究開發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。 發明內容本發明提出一種屏蔽電磁輻射的復合塑料，有三層結構，中間層由具有自 粘接特性的復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。同時其構成為簡單的復合制備，生 ，可用于制作具有電磁屏蔽效能的電子設備產品的外 殼。用于屏蔽電磁輻射的復合塑料為三層復合式結構，內外兩層由普通工程塑 料構成，中間層為金屬粉末/導電聚合物以及樹脂為基體的復合電磁屏蔽材料。 內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/導電聚 合物及樹脂構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使用性能的要求采用PP、 PC-ABS或ABS等。這種復合塑料用于制作屏蔽電磁輻射的電子設備產品的外殼，例如手機外 殼、電視機外殼和計算機外殼等。上述復合塑料的制備方法為，首先根據使用情況，利用普通注塑設備注塑 出復合應用要求的工程塑料構件，工程塑料構件應注塑出兩片，其厚度應為實 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。工程塑料構件的尺寸應考慮內外層相配合的尺寸公差要求。中心為一 種金屬粉末/導電聚合物為導電填料，有機樹脂為基體的復合電磁屏蔽材料，選 用樹脂必須具有自粘接性能，可以將內外層塑料構件緊密粘接并具有要求的結 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過 處理的外層工程塑料構件的內則面或內層工程塑料構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。本發明與現有技術相比，復合塑料構成了所謂的"三明治"式的結構，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，可以生產形狀復雜的電 子設備外殼，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，可以實現結構的自粘接，(6)利用本發明的方法制備的塑料一方面 具有塑料產品易于成形可以加工成各種形狀的外殼產品的特點，另一方面又使 塑料外殼產品具有了導電材料才具備的電磁屏蔽防止電磁輻射的特點，構成了 一種新型的應用材料。本發明制備的電子設備的塑料外殼的電磁屏蔽效能完全取決于中間層復合 電磁屏蔽材料的屏蔽效能。其內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。因此內外層均為不導電的塑料，電子設備 與人體接觸的外殼部分不導電，內殼接觸面不導電，具有使用安全并防止電子 元件與外殼接觸短路的優點。
具體實施方式
實施例l:選用PC/ABS工程塑料，經注塑制成直徑為115毫米的兩個塑料 圓片，每片的厚度為0.8毫米。以15%體積分數的Ni粉和10%導電聚苯胺加上 丙烯酸樹脂制備復合電磁屏蔽材料，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的頻率范圍 內為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。經自然干燥后形成三層結構的具 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的頻率范圍內其屏蔽效能為50dB。實施例2:選用PP工程塑料，經注塑制成直徑為115毫米的兩個塑料圓 片，每片的厚度為1毫米。以20%體積分數的Ni粉和5%導電聚苯胺粉末加上丙 烯酸樹脂制備復合電磁屏蔽材料，其屏蔽效能在30MHz-1500MHz的頻率范圍內 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。經自然干燥后形成三層結構的 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的頻率范圍內其屏蔽效能為55dB。
實施例中的復合塑料可以滿足手機、電視機和計算機等電子設備外殼防止 電磁輻射的需要。
權利要求
1、屏蔽電磁輻射的復合塑料，其特征在于，為三層復合式結構，內外兩層由普通工程塑料構成，中間層為金屬粉末/導電聚合物以及樹脂為基體的復合電磁屏蔽材料。
2、 如權利要求l所述的屏蔽電磁輻射的復合塑料，其特征在于，內外兩層 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/導電聚合物及樹 脂構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、 如權利要求2所述的屏蔽電磁輻射的復合塑料，所采用的工程塑料可以 根據使用性能的要求采用PP、 PC-ABS或ABS。
4、 權利要求1的屏蔽電磁輻射的復合塑料用于制作屏蔽電磁輻射的電子 設備產品的外殼。
全文摘要
屏蔽電磁輻射的復合塑料涉及具有電磁屏蔽效能的特種功能塑料。本發明為三層復合式結構，內外兩層由普通工程塑料構成，中間層為金屬粉末/導電聚合物以及樹脂為基體的復合電磁屏蔽材料。內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/導電聚合物及樹脂構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，不僅電子設備與人體接觸的外殼部分不導電，而且內殼接觸面也不導電，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點，可用于制作具有電磁屏蔽效能的電子設備產品的外殼。
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 優先權日2007年9月19日
發明者馮惠平, 朱國輝, 毛衛民, 王振基, 袁豐肖 申請人:北京科技大學