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CN111391440A - 具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料及其制备方法 - Google Patents

具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN111391440A
CN111391440A CN202010184196.XA CN202010184196A CN111391440A CN 111391440 A CN111391440 A CN 111391440A CN 202010184196 A CN202010184196 A CN 202010184196A CN 111391440 A CN111391440 A CN 111391440A
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Abstract

本发明提供了具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，该材料由一层绝缘导热层和两层导电导热层组成，两层导电导热层分别位于绝缘导热层的两侧形成一体化的三明治结构；绝缘导热层中包含聚合物基体和绝缘导热填料，绝缘导热填料选择性地分布于聚合物粒子界面处形成绝缘导热网络，导电导热层中包含聚合物基体和导电导热填料，导电导热填料分布在聚合物基体中形成导电导热网络，绝缘导热层与导电导热层的聚合物基体的组成相同；该材料具有频率选择性电磁屏蔽性能且在电磁屏蔽方向绝缘。本发明赋予了现有导热电磁屏蔽材料频率选择性电磁屏蔽功能，可更好地满足当前对导热电磁屏蔽材料在选择性电磁屏蔽、导热以及绝缘等方面的新需求。

Description

具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料及其制 备方法
技术领域
本发明属于导热电磁屏蔽材料领域，涉及一种具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料及其制备方法。
背景技术
5G通信技术的突破和应用场景的扩大，将促进通信设备与智能终端的革命性发展，随着智能设备不断向超高集成化、小型化和高密度化发展，电子器件也不断走向集成化、微型化、高频化以及高功率化，这使得电磁干扰与局部放热问题日益凸显。电磁辐射不仅影响电子设备的正常工作，而且对自然生态环境造成破坏，对人体健康存在着隐患，还可能引起电磁污染以及电磁波泄密等问题。同时，电子器件的高度集成化、高功率化使得电子产品面临的散热问题日益凸出，如果电子元器件局部过热，不仅会降低其工作效率，更会极大缩短其使用寿命，降低其使用可靠性与安全性。通过电磁屏蔽可解决电磁辐射的问题，但材料在屏蔽电磁波时，电磁能会转变为热能，对于电子器件高度集成化、高功率化的应用场景而言，例如大功率集成电路、5G通讯、高功率雷达、太赫兹通信设备等，若电子器件自身产热以及电磁屏蔽所产生的热能无法及时有效地散去，则会严重影响电子器件的运行稳定性、可靠性和安全性。因此，开发具有导热功能的电磁屏蔽材料具有重要意义。
在考虑导热和电磁屏蔽的同时，为保证电子元器件的安全运行，还应防止发生短路甚至漏电的情况发生，因此，要求导热电磁屏蔽材料具有较好的绝缘性，这极大地限制了传统金属基导热电磁屏蔽材料的应用。聚合物材料具有绝缘、轻质、易于加工成型、成型自由度高和耐腐蚀等特点，可根据应用环境需求进行设计以满足绝缘导热电磁屏蔽等需求。因此，聚合物基绝缘导热电磁屏蔽材料得到了广泛关注。
随着导热电磁屏蔽材料的应用领域的不断扩展，其应用环境也变得更加多样化和复杂化，例如，部分应用场景所需要的屏蔽波段较窄，仅需要对某一较窄特定波段的电磁波进行屏蔽，对于这样的应用场景，采用可选择性屏蔽该波段的电磁屏蔽材料会具有更高的性价比。CN 108943921 A公开了一种多层绝缘热界面材料及其制备方法，通过将绝缘导热填料填充硅橡胶与导电导热填料填充硅橡胶交替分布，制备得到了具有2n(n≥1)层的多层绝缘热界面材料，虽然该材料具有较高的导热系数、优异的电绝缘性和机械性能，但该材料不具有选择性电磁屏蔽性能且需要较多绝缘导热填料才能形成导热通路，很难在大功率集成电路、5G通讯、高功率雷达、太赫兹通信设备等领域应用时起到高效电磁屏蔽、绝缘和散热的作用。而目前尚未见同时具有选择性电磁屏蔽和绝缘导热功能的聚合物基材料的报道，为同时满足高效电磁屏蔽、绝缘与导热的需求，开发具有选择性电磁屏蔽并具有绝缘导热功能的材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料及其制备方法，以赋予现有导热电磁屏蔽材料频率选择性电磁屏蔽功能，更好地满足当前对导热电磁屏蔽材料在选择性电磁屏蔽、导热以及绝缘等方面的新需求。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，由一层绝缘导热层和两层导电导热层组成，两层导电导热层分别位于绝缘导热层的两侧形成一体化的三明治结构；绝缘导热层中包含聚合物基体和绝缘导热填料，绝缘导热层由绝缘导热填料包覆聚合物粉末后热压成型制备而成，绝缘导热填料选择性地分布于聚合物粒子界面处形成绝缘导热网络，导电导热层中包含聚合物基体和导电导热填料，导电导热填料分布在聚合物基体中形成导电导热网络，绝缘导热层与导电导热层的聚合物基体的组成相同；该材料具有频率选择性电磁屏蔽性能且在电磁屏蔽方向绝缘，该材料具有导热性能且表面具有导电性能。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的技术方案中，在制备绝缘导热层时，为了使绝缘导热层更容易形成绝缘导热网络，所采用的聚合物粉末的表面积应与绝缘导热填料的可包覆表面积匹配。制备绝缘导热层时采用的聚合物粉末的尺寸优选为10～1000μm，绝缘导热填料的尺寸优选为聚合物粉末尺寸的0.05～0.2倍。绝缘导热填料的形状可为片状、颗粒状、纤维状等，为了使绝缘导热层更容易形成绝缘导热网络，优选采用片状的绝缘导热填料。更进一步地，绝缘导热填料的尺寸可为1～200μm。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的技术方案中，所述绝缘导热填料选自碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆、碳化铬、碳化钨、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铍、氧化铝和氧化锌中的一种或几种。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的技术方案中，所述绝缘导热层中绝缘导热填料的含量应确保绝缘导热填料能在该层的聚合物基体中形成绝缘导热网络，与具体采用的绝缘导热填料的形状、尺寸等因素有关，具体的含量可根据实际应用需求进行调整，通常，所述绝缘导热层中绝缘导热填料的含量为该层中聚合物基体质量的5％～200％，进一步地，所述绝缘导热层中绝缘导热填料的含量优选为该层中聚合物基体质量的20％～150％，更进一步地，所述绝缘导热层中绝缘导热填料的含量优选为该层中聚合物基体质量的40％～100％。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的技术方案中，所述导电导热填料选自碳系填料、金属填料中的一种或几种。所述的碳系填料包括石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管等，所述的金属填料包括铜、银、金、铝、镍等。为了使导电导热层中更容易形成导电导热网络，优选采用片状、纤维状、管状或颗粒状的碳系填料，例如，导电导热填料可为石墨烯、碳纳米管、石墨、碳纤维以及炭黑中的至少一种，更优选的方案是采用片状、纤维状或者管状的碳系填料，例如，导电导热填料可为石墨烯、碳纳米管、碳纤维以及片状石墨中的至少一种。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的技术方案中，所述导电导热层中导电导热填料的含量应确保导电导热填料能在该层的聚合物基体中形成导电导热网络，与具体采用的导电导热填料的形状、尺寸等因素有关，具体的含量可根据实际应用需求进行调整，通常，导电导热层中导电导热填料含量为该层中聚合物基体质量的0.1％～50％，进一步地，导电导热层中导电导热填料含量优选为该层中聚合物基体质量的3％～30％。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的技术方案中，绝缘导热层和导电导热层中的聚合物基体为热塑性树脂、热塑性弹性体、热固性树脂或热固性弹性体。更具体地，聚合物基体包括聚烯烃、聚酰胺、聚酯类、聚醚类等热塑性树脂，热塑性聚氨酯、乙烯-辛烯共聚物等热塑性弹性体，不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂，以及天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氟橡胶等橡胶。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的技术方案中，聚合物复合材料的频率选择性电磁屏蔽性能与材料中绝缘导热层的厚度、导电导热层的厚度及导电导热填料的含量等因素密切相关，可根据实际应用需求调整以上各因素来调整具体的选择性电磁屏蔽性能，例如调整电磁屏蔽效能，以及电磁屏蔽所针对的频段等。通常，绝缘导热层的厚度为0.1～40mm，导电导热层的厚度为0.1～40mm。
本发明还提供了上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)制备导电导热片层和绝缘导热片层
①将100质量份聚合物基体材料与0.1～50质量份导电导热填料共混，当聚合物基体材料为热固性弹性体时，在共混时还需加入1～10质量份硫化剂，当聚合物基体材料为热固性树脂时，在共混时还需加入1～10质量份固化剂，将共混所得导电导热混合物热压成型，得到导电导热片层；
当聚合物基体材料为热固性弹性体时，控制热压成型的温度为热固性聚合物中的硫化剂半衰期为1h时对应的分解温度±(20～40)℃；当聚合物基体材料为热固性树脂时，控制热压成型的温度使聚合物基体材料部分交联；当聚合物基体材料为结晶型热塑性聚合物时，控制热压成型的温度为结晶型热塑性聚合物的熔点以上10～30℃并且低于结晶型热塑性聚合物的分解温度；当聚合物基体材料为无定型热塑型聚合物时，控制热压成型的温度为无定型热塑型聚合物的流动温度以上并且低于无定型热塑型聚合物的分解温度；
②将100质量份聚合物基体材料粉末、5～200质量份绝缘导热填料通过高速搅拌共混，使绝缘导热填料选择性地分布于聚合物基体材料粉末界面处将聚合物基体材料粉末包覆，将所得绝缘导热填料包覆的聚合物基体材料粉末热压成型，得到绝缘导热片层，热压成型温度如下：
为保证绝缘导热填料选择性地分布于聚合物基体材料粉末界面处，热压成型的温度应介于聚合物基体材料粉末的玻璃化温度与黏流温度之间，以使聚合物基体材料粉末适当熔接而无明显流动；
步骤①和②中的聚合物基体相同；
(2)压制成型
将导电导热片层、绝缘导热片层、导电导热片层依次层叠，然后热压成型，得到一体化的三明治结构的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，根据具体采用的聚合物基体材料确定热压成型的温度，热压成型的温度与步骤(1)②中的热压成型的温度相同。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热复合聚合物材料的制备方法的技术方案的步骤(1)①中，当所述当聚合物基体材料为热固性弹性体时，通常采用的聚合物基体材料为橡胶生胶(未硫化)，在热压成型过程中橡胶生胶会与硫化剂作用形成混炼胶，相应地，当以橡胶作为基体制备本发明所述的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料时，步骤(1)②中采用的用来与绝缘导热填料共混的聚合物基体材料是已硫化的橡胶。同样地，步骤(1)①中，当所述当聚合物基体材料为热固性树脂时，通常需要采用未交联的聚合物与固化剂在热压成型过程中交联形成热固性树脂，相应地，当热固性树脂作为基体制备本发明所述的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料时，步骤(1)②中采用的用来与绝缘导热填料共混的聚合物基体材料是已交联的聚合物。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热复合聚合物材料的制备方法的技术方案中，步骤(1)①在制备导电导热混合物时，导电导热填料的添加量优选为3～30质量份，步骤(1)②在制备绝缘导热填料包覆的聚合物基体材料粉末时，绝缘导热填料的添加量优选为20～150质量份，进一步优选为40～100质量份。
上述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的制备方法中，导电导热片层和绝缘导热片层的厚度根据实际应用需求进行确定。优选地，导电导热聚合物片层的厚度为0.1～40mm，绝缘导热聚合物片层的厚度为0.1～40mm。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案产生了以下有益的技术效果：
1.本发明提供了一种具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，该材料具有频率选择性电磁屏蔽性能且在电磁屏蔽方向绝缘，并且具有优异的导热性能。其优异的电磁屏蔽性能与导热性能，可在具有电磁屏蔽与散热双重需求的应用场景中应用，其良好的导热性能可将电磁屏蔽时电磁能转化产生的热能及时耗散，有望在大功率集成电路、5G通讯、高功率雷达、太赫兹通信设备等领域广泛应用，满足新一代装备对电磁兼容与散热的迫切需求，具有广泛的应用前景。同时，由于该材料具有频率选择性电磁屏蔽性能，对于仅需要对某一较窄特定波段的电磁波进行屏蔽的应用场景，具有明显的应用优势。
2.本发明提供的聚合物复合材料，通过将导电导热层与绝缘导热层设计为一体化的三明治结构，实现了电磁屏蔽性能的增强与选择性电磁屏蔽，赋予了材料屏蔽方向优异的绝缘性，同时，该材料还具有优异的导热性，表面具有一定的导电性能，可应用于对表面绝缘性无要求，电磁屏蔽方向有绝缘要求的场景。通过调整导电导热层与绝缘导热层的厚度、导电导热层中导电导热填料的含量等，可调整聚合物复合材料选择性电磁屏蔽峰的位置，通过调整绝缘导热层的厚度和其中绝缘导热填料的含量，可调整复合聚合物材料的导热性能，因此，本发明提供的复合聚合物材料具有电磁屏蔽性能、选择性电磁屏蔽峰位置以及导热性能的可调可控性，可根据不同的应用场景进行合理的调控。
3.本发明提供的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料中，由于绝缘导热层是在绝缘导热填料包覆聚合物粉末后通过热压成型制备而成的，绝缘导热填料选择性地分布于聚合物粒子界面处形成绝缘导热网络，这样的结构设计可使得绝缘导热填料更容易形成绝缘导热网络，在较低的绝缘导热填料添加量的基础上即可具有更高的热导率，同时，绝缘导热层两侧的导电导热层能够对中间的绝缘导热层起到良好的保护作用，避免绝缘导热层导热网络的破坏。各层相同的基体材料在热压成型后，层与层之间结合紧密，不存在层间结合力差的缺点，具有良好的界面粘接性能。这些都有利于增加该聚合物复合材料的使用寿命。
4.本发明还提供了具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热复合聚合物材料的制备方法，该方法通过的热压温度的合理控制，避免了对绝缘导热层的绝缘导热网络造成破坏，在保证其具有优异的电磁屏蔽性能的同时具有优异的导热性能，该方法还具有工艺简单，成本低，无污染，易于实现工业化生产的特点。
附图说明
图1是本发明所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的制备过程示意图。
图2是实施例1制备的绝缘导热片层在不同放大倍数下的扫描电镜照片。
图3是实施例1制备的复合聚氨酯的光学照片。
图4是实施例1制备的复合聚氨酯中导电导热层与绝缘导热层相接处的扫描电镜图。
图5是实施例1制备的复合材料在X波段的电磁屏蔽效能曲线图。
图6是实施例2制备的复合材料在X波段的电磁屏蔽效能曲线图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明提供的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料及其制备方法作进一步说明。有必要指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，并非对本发明作任何形式上的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容做出的非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
下述各实施例中，所采用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可通过商业途径购买获得。
实施例1
本实施例中，制备具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚氨酯复合材料，其制备过程示意图如图1所示，步骤如下：
(1)制备导电导热片层和绝缘导热片层
①将100质量份聚氨酯与5质量份多壁碳纳米管混合捏合均匀，得到导电导热混合物，将导电导热混合物采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为180℃，压力为10MPa，得到厚度为0.35mm的导电导热片层。
②将100质量份粒径为约为100μm颗粒状的聚氨酯与20质量份尺寸约为20μm的六方氮化硼通过高速搅拌机搅拌共混，使六方氮化硼选择性地分布于聚丙烯粒子界面处将聚氨酯粒子包覆，得到六方氮化硼包覆的聚氨酯粒子，将六方氮化硼包覆的聚氨酯粒子采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为160℃，压力为10MPa，得到厚度为1mm的绝缘导热片层。
图2是步骤②制备的绝缘导热片层在不同放大倍数下的扫描电镜照片，由图2可知，六方氮化硼分布在绝缘导热层的聚氨酯粒子界面处形成了绝缘导热网络。
(2)压制成型
将导电导热片层、绝缘导热片层、导电导热片层依次层叠，然后采用真空压膜机热压成型，控制真空压膜机温度为160℃，压力为10MPa，得到一体化的三明治结构的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚氨酯复合材料。
本实施例制备的复合聚氨酯的光学照片如图3所示，其中位于中间的白色层是绝缘导热层，位于两边的黑色层是导电导热层，该复合聚氨酯中导电导热层与绝缘导热层相接处的扫描电镜图如图4所示，其中左上角部分为绝缘导热层，右下角部分为导电导热层。
测试发现，本实施例制备的复合聚氨酯表层的电导率为0.10S/cm，屏蔽方向的电阻为1.89*109Ω，这主要归因于两侧的导电导热层中形成的导电导热网络和绝缘导热层的绝缘特性。本实施例制备的复合聚氨酯的导热系数为0.57W/(mK)。
采用N 5247型矢量网络分析仪(美国)测试本实施例制备的复合聚氨酯在8.2～12.4GHz频率范围内的电磁屏蔽性能，结果如图5所示，由图5可知，该复合聚氨酯表现出了频率选择性电磁屏蔽性能。
实施例2
本实施例中，制备具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚丙烯复合材料，其制备过程示意图如图1所示，步骤如下：
(1)制备导电导热片层和绝缘导热片层
①将100质量份聚丙烯与10质量份多壁碳纳米管混合捏合均匀，得到导电导热混合物，将导电导热混合物采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为180℃，压力为10MPa，得到厚度为0.35mm的导电导热片层。
②将100质量份粒径为约为100μm颗粒状的聚丙烯与40质量份尺寸约为20μm的六方氮化硼通过高速搅拌机搅拌共混，使六方氮化硼选择性地分布于聚丙烯粒子界面处将聚丙烯粒子包覆，得到六方氮化硼包覆的聚丙烯粒子，将六方氮化硼包覆的聚丙烯粒子采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为160℃，压力为10MPa，得到厚度为1.3mm的绝缘导热片层。
(2)压制成型
将导电导热片层、绝缘导热片层、导电导热片层依次层叠，然后采用真空压膜机热压成型，控制真空压膜机温度为160℃，压力为10MPa，得到一体化的三明治结构的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚丙烯复合材料。
测试发现，本实施例制备的复合聚丙烯表层的电导率为0.40S/cm，屏蔽方向的电阻为3.77*109Ω，这主要归因于两侧的导电导热层中形成的导电导热网络和绝缘导热层的绝缘特性。本实施例制备的复合聚丙烯的导热系数为0.93W/(mK)。
采用N 5247型矢量网络分析仪(美国)测试本实施例制备的复合聚丙烯在8.2～12.4GHz频率范围内的电磁屏蔽性能，结果如图6所示，由图6可知，该复合聚丙烯表现出了频率选择性电磁屏蔽性能。
结合实施例1和实施例2可知，通过调整导电导热片层与绝缘导热片层的厚度以及其中导电导热填料和绝缘导热填料的含量，可以调整复合聚合物材料的导热系数、屏蔽方向的电阻、选择性电磁屏蔽峰的位置等性能。
实施例3
本实施例中，制备具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚己二酰己二胺复合材料，其制备过程示意图如图1所示，步骤如下：
(1)制备导电导热片层和绝缘导热片层
①将100质量份聚己二酰己二胺与50质量份炭黑混合捏合均匀，得到导电导热混合物，将导电导热混合物采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为235℃，压力为10MPa，得到厚度为40mm的导电导热片层。
②将100质量份粒径为约为50μm粉末状的聚己二酰己二胺与5质量份粒径约为3μm的碳化硅通过高速搅拌机搅拌共混，使碳化硅选择性地分布于聚己二酰己二胺粒子界面处将聚己二酰己二胺粒子包覆，得到碳化硅包覆的聚己二酰己二胺粒子，将碳化硅包覆的聚己二酰己二胺粒子采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为225℃，压力为10MPa，得到厚度为40mm的绝缘导热片层。
(2)压制成型
将导电导热片层、绝缘导热片层、导电导热片层依次层叠，然后采用真空压膜机热压成型，控制真空压膜机温度为225℃，压力为10MPa，得到一体化的三明治结构的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热复合聚己二酰己二胺。
实施例4
本实施例中，制备具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热天然橡胶复合材料，其制备过程示意图如图1所示，步骤如下：
(1)制备导电导热片层和绝缘导热片层
①将100质量份天然橡胶生胶、2质量份硫磺与0.1质量份石墨烯混合捏合均匀，得到导电导热混合物，将导电导热混合物采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为150℃，压力为10MPa，得到厚度为0.4mm的导电导热片层。
②将100质量份粒径为约为1000μm粉末状的已硫化天然橡胶与60质量份粒径约为200μm的氧化锌通过高速搅拌机搅拌共混，使氧化锌选择性地分布于天然橡胶粒子界面处将天然橡胶粒子包覆混合包覆，得到氧化锌包覆的天然橡胶粒子，将氧化锌包覆的天然橡胶粒子采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为140℃，压力为10MPa，得到厚度为0.1mm的绝缘导热片层。
(2)压制成型
将导电导热片层、绝缘导热片层、导电导热片层依次层叠，然后采用真空压膜机热压成型，控制真空压膜机温度为140℃，压力为10MPa，得到一体化的三明治结构的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热复合天然橡胶。
实施例5
本实施例中，制备具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热顺丁橡胶复合材料，其制备过程示意图如图1所示，步骤如下：
(1)制备导电导热片层和绝缘导热片层
①将100质量份顺丁橡胶生胶、1质量份硫磺与3质量份铝粉混合捏合均匀，得到导电导热混合物，将导电导热混合物采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为160℃，压力为10MPa，得到厚度为0.1mm的导电导热片层。
②将100质量份粒径为约为10μm粉末状的已硫化顺丁橡胶与20质量份粒径约为0.5μm的碳化钛通过高速搅拌机搅拌共混，使碳化钛选择性地分布于顺丁橡胶粒子界面处将顺丁橡胶粒子包覆，得到碳化钛包覆的顺丁橡胶粒子，将碳化钛包覆的顺丁橡胶粒子采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为150℃，压力为10MPa，得到厚度为2mm的绝缘导热片层。
(2)压制成型
将导电导热片层、绝缘导热片层、导电导热片层依次层叠，然后采用真空压膜机热压成型，控制真空压膜机温度为150℃，压力为10MPa，得到一体化的三明治结构的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热复合顺丁橡胶。
实施例6
本实施例中，制备具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热硅橡胶复合材料，其制备过程示意图如图1所示，步骤如下：
(1)制备导电导热片层和绝缘导热片层
①将100质量份硅橡胶生胶、2质量份过氧化二苯甲酰与50质量份片状石墨混合捏合均匀，得到导电导热混合物，将导电导热混合物采用真空模压机热压成型成片状，热压成型时控制真空模压机的温度为150℃，压力为10MPa，得到厚度为10mm的导电导热片层。
②将100质量份粒径为约为500μm粉末状的已硫化硅橡胶与200质量份尺寸约为50μm的碳化硼通过高速搅拌机搅拌共混，使碳化硼选择性地分布于硅橡胶粒子界面处将硅橡胶粒子包覆混合包覆，得到碳化硼包覆的硅橡胶粒子，将碳化硼包覆的硅橡胶粒子采用真空模压机热压成片状，热压时控制真空模压机的温度为120℃，压力为10MPa，得到厚度为20mm的绝缘导热片层。
(2)压制成型
将导电导热片层、绝缘导热片层、导电导热片层依次层叠，然后采用真空压膜机热压成型，控制真空压膜机温度为120℃，压力为10MPa，得到一体化的三明治结构的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热复合硅橡胶。

Claims (10)

1.具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，其特征在于，该材料由一层绝缘导热层和两层导电导热层组成，两层导电导热层分别位于绝缘导热层的两侧形成一体化的三明治结构；绝缘导热层中包含聚合物基体和绝缘导热填料，绝缘导热层由绝缘导热填料包覆聚合物粉末后热压成型制备而成，绝缘导热填料选择性地分布于聚合物粒子界面处形成绝缘导热网络，导电导热层中包含聚合物基体和导电导热填料，导电导热填料分布在聚合物基体中形成导电导热网络，绝缘导热层与导电导热层的聚合物基体的组成相同；该材料具有频率选择性电磁屏蔽性能且在电磁屏蔽方向绝缘，该材料具有导热性能且表面具有导电性能。
2.根据权利要求1所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，其特征在于，制备绝缘导热层时采用的聚合物粉末的尺寸为10～1000μm。
3.根据权利要求2所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，其特征在于，绝缘导热填料的尺寸为聚合物粉末尺寸的0.05～0.2倍，绝缘导热填料优选采用片状填料。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，其特征在于，所述绝缘导热层中绝缘导热填料的含量为该层中聚合物基体质量的5％～200％。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，其特征在于，所述绝缘导热填料选自碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆、碳化铬、碳化钨、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铍、氧化铝和氧化锌中的一种或几种。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，其特征在于，所述导电导热层中导电导热填料含量为该层中聚合物基体质量的0.1％～50％。
7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，其特征在于，所述导电导热填料选自碳系填料、金属填料中的一种或几种。
8.根据权利要求1至3中任一权利要求所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，其特征在于，绝缘导热层和导电导热层中的聚合物基体为热塑性树脂、热塑性弹性体、热固性树脂或热固性弹性体。
9.根据权利要求1至3中任一权利要求所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，其特征在于，绝缘导热层的厚度为0.1～40mm，导电导热层的厚度为0.1～40mm。
10.权利要求1至3中任一权利要求所述具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备导电导热片层和绝缘导热片层
①将100质量份聚合物基体材料与0.1～50质量份导电导热填料共混，当聚合物基体材料为热固性弹性体时，在共混时还需加入1～10质量份硫化剂，当聚合物基体材料为热固性树脂时，在共混时还需加入1～10质量份固化剂，将共混所得导电导热混合物热压成型，得到导电导热片层；
当聚合物基体材料为热固性弹性体时，控制热压成型的温度为热固性聚合物中的硫化剂半衰期为1h时对应的分解温度±(20～40)℃；当聚合物基体材料为热固性树脂时，控制热压成型的温度使聚合物基体材料部分交联；当聚合物基体材料为结晶型热塑性聚合物时，控制热压成型的温度为结晶型热塑性聚合物的熔点以上10～30℃并且低于结晶型热塑性聚合物的分解温度；当聚合物基体材料为无定型热塑型聚合物时，控制热压成型的温度为无定型热塑型聚合物的流动温度以上并且低于无定型热塑型聚合物的分解温度；
②将100质量份聚合物基体材料粉末、5～200质量份绝缘导热填料通过高速搅拌共混，使绝缘导热填料选择性地分布于聚合物基体材料粉末界面处将聚合物基体材料粉末包覆，将所得绝缘导热填料包覆的聚合物基体材料粉末热压成型，得到绝缘导热片层，热压成型温度如下：
为保证绝缘导热填料选择性地分布于聚合物基体材料粉末界面处，热压成型的温度应介于聚合物基体材料粉末的玻璃化温度与黏流温度之间，以使聚合物基体材料粉末适当熔接而无明显流动；
步骤①和②中的聚合物基体相同；
(2)压制成型
将导电导热片层、绝缘导热片层、导电导热片层依次层叠，然后热压成型，得到一体化三明治结构的具有频率选择性电磁屏蔽的绝缘导热聚合物复合材料，根据具体采用的聚合物基体材料确定热压成型的温度，热压成型的温度与步骤(1)②中的热压成型的温度相同。
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