具有電磁干擾減輕特性的聚合物復(fù)合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及聚合物復(fù)合物，尤其是適于用作電磁干擾減輕劑的聚合物復(fù)合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 電磁干擾（EMI)是電子系統(tǒng)（諸如電子通信系統(tǒng)）中遇到的常見問題。外部電磁 輻射被熟知為在電子組件中引起不可取的電流，從而擾亂它們的正常運(yùn)行。為了防止此類 影響，常見的是經(jīng)由高度導(dǎo)電的附件、涂層、襯圈、粘合劑、密封劑、線纜套管、金屬網(wǎng)或纖維 等來完全屏蔽電子設(shè)備或組件。這些類型的屏蔽通過將非期望的電磁場從敏感組件反射開 來運(yùn)行。保護(hù)的另一種形式通過電磁吸收材料來提供。這些通常不高度導(dǎo)電并且不通過吸 收非期望的電磁能量并將其轉(zhuǎn)換為熱量來運(yùn)行。吸收器被廣泛地用于雷達(dá)和絕密應(yīng)用中。 它們也常常見于電子設(shè)備的內(nèi)部，在電子設(shè)備中它們被用于控制來自設(shè)備的電磁發(fā)射。電 磁吸收器可被分類為磁吸收器（如果它們主要與電磁波的磁場組件相互作用）或介電吸收 器（如果它們主要與波的電場組件相互作用）。
[0003] 多種不同的材料和方法已被用于提供EMI屏蔽。這些屏蔽方法中的一些涉及非 聚合物基體。例如，美國專利3, 671，275 (Gates等人）描述了碳化硅和氧化鋁基質(zhì)的組合 構(gòu)成的有損耗的介電衰減器；美國專利5,691. 498(FogleJr.)描述了有電磁損耗的液體 或由玻璃粘結(jié)劑和鐵磁填料和/或鐵電填料構(gòu)造的氣密性熔合密封；并且美國專利公布 2010/0294559 (Izawa等人）描述了包括至少絕緣層和導(dǎo)電金屬層的層合體的電磁屏蔽膜。 其它屏蔽方法涉及聚合物基體。例如，美國專利公布2010/0315105 (Fornes)描述了包含反 應(yīng)性有機(jī)化合物和導(dǎo)電填料的EMI屏蔽復(fù)合物，所述導(dǎo)電填料在有機(jī)化合物的固化期間自 組合成三維金屬網(wǎng)絡(luò)；和美國專利公布2011/0200740 (Ma等人），其描述了具有EMI屏蔽效 應(yīng)的碳納米管/聚合物復(fù)合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本文描述了適于用作電磁干擾減輕劑的聚合物復(fù)合物。在一些實(shí)施例中，聚合物 復(fù)合物包含有損耗的聚合物基體、分散在聚合物基體內(nèi)的陶瓷顆粒和分散在聚合物基體內(nèi) 的導(dǎo)電顆粒。有損耗的聚合物基體可包括氟碳基聚合物基體、含氯聚合物基體、環(huán)氧基聚合 物基體、（甲基）丙烯酸酯聚合物基體、聚醚聚合物基體、或它們的組合。在一些實(shí)施例中， 有損耗的聚合物基體包括氟碳基聚合物基體或環(huán)氧基聚合物基體。陶瓷顆粒包括金屬氧化 物顆粒、金屬氮化物顆粒、金屬碳化物顆粒、金屬硫化物顆粒、金屬娃化物顆粒、金屬硼化物 顆粒、多鐵性化合物的顆粒、混合的陶瓷顆粒、硫系玻璃顆粒、或它們的組合。在一些實(shí)施 例中，陶瓷顆粒包括金屬氧化物顆粒，尤其是氧化銅（CuO)顆粒。導(dǎo)電顆粒包括碳黑、碳?xì)?泡、碳泡沫、石墨稀、碳纖維、石墨、碳納米管、金屬顆粒和納米顆粒、金屬合金顆粒、金屬納 米線、PAN纖維、導(dǎo)電涂覆的顆粒、或它們的組合。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電顆粒包括碳黑。
[0005] 為電磁干擾減輕劑的聚合物復(fù)合物的其它實(shí)施例包含有損耗的聚合物基體和分 散在聚合物基體內(nèi)的氧化銅（CuO)顆粒。有損耗的聚合物基體可包括氟碳基聚合物基體、 含氯聚合物基體、環(huán)氧基聚合物基體、（甲基）丙烯酸酯聚合物基體、聚醚聚合物基體、或它 們的組合。在一些實(shí)施例中，有損耗的聚合物基體包括氟碳基聚合物基體或環(huán)氧基聚合物 基體。
【附圖說明】
[0006] 參照以下結(jié)合附圖對本發(fā)明各種實(shí)施例的詳細(xì)說明，可以更全面地理解本專利申 請。
[0007] 圖1顯示了比較例C1的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0008] 圖2顯示了比較例C1的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0009] 圖3顯示了實(shí)例1的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0010] 圖4顯不了實(shí)例1的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0011] 圖5顯示了實(shí)例2和3的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0012] 圖6顯不了實(shí)例2和3的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0013] 圖7顯示了實(shí)例4的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0014] 圖8顯不了實(shí)例4的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0015] 圖9顯示了比較例C2-C5的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0016] 圖10顯示了比較例C2-C5的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0017] 圖11顯示了實(shí)例5-7的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0018] 圖12顯示了實(shí)例5-7的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0019] 圖13顯示了實(shí)例8-10的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0020] 圖14顯示了實(shí)例8-10的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0021] 圖15顯示了比較例C6和C7的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0022] 圖16顯示了比較例C6和C7的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0023] 圖17顯示了實(shí)例11和12的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0024] 圖18顯不了實(shí)例11和12的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0025] 圖19顯示了實(shí)例13和14的樣品的介電常數(shù)對頻率的曲線圖。
[0026] 圖20顯示了實(shí)例13和14的樣品的損耗角正切對頻率的曲線圖。
[0027] 在以下對圖示實(shí)施例的描述中，參照了附圖，并通過舉例說明的方式在這些附圖 中示出在其中可以實(shí)施本發(fā)明的多種實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下， 可以利用實(shí)施例并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改變。附圖中使用的類似標(biāo)號是指類似組件。然而， 應(yīng)當(dāng)理解，使用標(biāo)號來指代給定附圖中的組件并非意圖限制在另一附圖中以相同標(biāo)號標(biāo)記 的組件。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 仍然需要可被用于減輕電磁干擾（EMI)的柔性且通用的電磁吸收材料。這些材料 應(yīng)為輕質(zhì)的、工業(yè)加工中易于處理的、且具有對特定應(yīng)用感興趣的頻率范圍適當(dāng)?shù)膿p耗特 征。本文公開了可用作EMI吸收材料的聚合物復(fù)合物。
[0029] 如本文所用的術(shù)語"復(fù)合物"是指其中兩種或更多種材料共存而無化學(xué)相互作用 的材料，并且一個(gè)或多個(gè)相可為離散的或連續(xù)的。
[0030] 如本文所用的術(shù)語"有損耗的聚合物基體"是指在感興趣的頻率范圍內(nèi)具有 0. 005-0. 50或甚至0. 01-0. 30范圍內(nèi)的介電損耗角正切的聚合物基體。介電損耗角正切， 通常被稱為tan8,為介電材料的頻率相依性參數(shù)，所述參數(shù)量化了其電磁能量的固有耗 散。術(shù)語是指在電阻性（有損耗）組分電磁場和其反應(yīng)性（無損耗）組分之間的復(fù)雜平 面中的角度的正切。其被便利地定義為材料的假想介電常數(shù)與其實(shí)際介電常數(shù)的比率，即 tan 8 = e '，/ e'。
[0031] 術(shù)語"聚合物"和"聚合物材料"二者是指由一種單體制得的材料諸如均聚物，或是 指由兩種或更多種單體制得的材料諸如共聚物、三元共聚物等。同樣，術(shù)語"聚合"是指制 備聚合物材料的工藝，所述聚合物材料可為均聚物、共聚物、三元共聚物等。術(shù)語"共聚物" 和"共聚材料"是指由至少兩種單體制備的聚合物材料。
[0032] 術(shù)語"室溫"和"環(huán)境溫度"可互換地使用，指20°C至25°C范圍內(nèi)的溫度。
[0033] 如本文所用的術(shù)語"氟碳基"是指氟化的材料。通常，本公開的氟碳基材料是高度 氟化的。
[0034] 當(dāng)與聚合物、單體、或與聚合物或單體相關(guān)聯(lián)的基團(tuán)一起使用時(shí)，術(shù)語"氟化的"是 指具有至少一個(gè)氫原子被氟原子替換。術(shù)語"高度氟化的"是指聚合物、單體、或基團(tuán)，其中 許多氫原子已被氟原子替換，在一些情況下，至少一半的氫原子已被氟原子替換，并且在其 它情況下，幾乎所有的氫原子已被氟原子替換。
[0035] 如本文所用的術(shù)語"（甲基）丙烯酸酯"是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯材料兩者。
[0036] 如本文所用的術(shù)語"環(huán)氧"是指為三元環(huán)的反應(yīng)性基團(tuán)，所述三元環(huán)包含兩個(gè)碳原 子和一個(gè)氧原子，常常被稱為"環(huán)氧乙烷環(huán)"。如本文所用的術(shù)語"環(huán)氧樹脂"與該術(shù)語在本 領(lǐng)域中一般被理解的使用一致并且被用于描述包含一個(gè)或多個(gè)環(huán)氧基團(tuán)的可固化材料。
[0037] 本文公開了包含有損耗的聚合物基體和一種或多種類型的附加顆粒的EMI減輕 聚合物復(fù)合物。在一些實(shí)施例中，EMI減輕聚合物復(fù)合物包含有損耗的聚合物基體、分散在 聚合物基體內(nèi)的陶瓷顆粒、和分散在聚合物基體內(nèi)的導(dǎo)電顆粒。在其它實(shí)施例中，EMI減輕 聚合物復(fù)合物包含有損耗的聚合物基體和分散在聚合物基體內(nèi)的氧化銅（CuO)顆粒。這兩 種類型的EMI減輕聚合物復(fù)合物在下文中更詳細(xì)地論述。通常，復(fù)合物減輕100兆赫-100 吉赫范圍內(nèi)，更典型地100兆赫-70吉赫范圍內(nèi)，或甚至1-20吉赫范圍內(nèi)的電磁干擾。也 期望這些材料同樣地減輕更低頻率范圍內(nèi)的電磁干擾，諸如千赫和更低兆赫波段。
[0038] 本文公開了EMI減輕包含聚合物基體、分散在聚合物基體內(nèi)的陶瓷顆粒、和分散 在聚合物基體內(nèi)的導(dǎo)電顆粒的聚合物復(fù)合物，所述聚合物基體具有0. 005-0. 50,或甚至 0.01-0. 30的損耗角正切。
[0039] EMI減輕聚合物復(fù)合物包含具有0. 005-0. 50,或甚至0. 01-0. 30損耗角正切的聚 合物基體。具有期望的固有介電損耗特定的任何聚合物基體可適于作為本公開的聚合物基 體。在合適的聚合物基體材料之中的是：包含鹵化碳基團(tuán)的材料，也就是說包含C-X鍵的 材