一种电磁设备外壳用导热吸波材料的制备方法与流程

本发明涉及材料，具体涉及一种电磁设备外壳用导热吸波材料的制备方法。

背景技术：

1、随着5g技术的迅速发展和广泛应用，我们生活的方方面面正在经历前所未有的变革，5g技术的核心在于利用高频电磁波进行数据传输，这要求电磁设备具备极高的性能和稳定性，确保数据的快速、准确传输。然而，这些电磁设备在工作过程中会受到各种环境因素的影响，如温度、湿度、尘埃、电磁干扰等。为了确保设备的正常运行和延长使用寿命，电磁设备外壳应运而生。电磁设备外壳通常由金属、工程塑料或者橡胶等材料制成，能够防止外部尘埃、水分等有害物质侵入设备内部，保护电磁设备免受损坏，同时还能够为电磁设备提供了良好的支撑，防止设备在运输或使用过程中发生损坏。

2、由于5g产品功耗大约是4g产品的2.5-3倍左右，这就要求电磁设备外壳需要具有优异的耐高温性能，硅橡胶材料具有优良的绝缘性、耐高温性能和耐老化性能，可在高温环境下长期运行不受损，能够适应电磁设备在工作过程中产生的高温环境，但是硅橡胶材料的导热性能和电磁屏蔽性能均较差，不仅会造成电磁设备的可靠性大大降低，还会产生电磁干扰和电磁污染等现象，因此在实际应用中仍存在不足。

3、目前，使用具有导热、吸波性能的无机材料与硅橡胶材料进行复合，可提升硅橡胶材料的导热吸波性能，但是，导热粒子和吸波粒子之间存在相互制约的情况，而且这些无机粒子与硅橡胶材料之间本身也存在界面问题，大量添加不可避免的会对硅橡胶的机械力学性能产生负面影响，为此，本发明提供了一种导热吸波材料，可直接用作电磁设备的外壳，并且同时具有良好的导热和吸波效果。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种电磁设备外壳用导热吸波材料的制备方法，解决了硅橡胶材料导热和吸波性能较差的问题。

3、(二)技术方案

4、一种电磁设备外壳用导热吸波材料的制备方法，所述导热吸波材料包括以下重量份的组分：硅橡胶基料80-90份、环氧化硅橡胶10-20份、导热吸波添加料15-25份、过氧化引发剂0.5-1.5份；

5、所述导热吸波添加料为改性氮化硼与氧化氮掺杂多孔碳的复合物；

6、所述制备方法包括以下步骤：

7、第一步、按重量份数称取各原料，首先将硅橡胶基料、环氧化硅橡胶和导热吸波添加料，投入混炼机中进行混炼，形成均匀混合物后，停放6-8h，再将过氧化引发剂加入至混炼机中，进行混炼，形成混炼硅橡胶料；

8、第二步、对混炼硅橡胶料进行压延处理，使其形成硅橡胶片，再使用平板硫化机对其进行硫化，控制硫化温度在170-180℃之间，时间为5-15min，压力为5-10mpa，硫化完成后，将其置于180-200℃的温度环境中，处理2-4h，出料，即可获得导热吸波材料。

9、更进一步地，所述硅橡胶基料为甲基乙烯基硅橡胶。

10、更进一步地，所述环氧化硅橡胶是以3-氯过氧苯甲酸为环氧化试剂，对甲基乙烯基硅橡胶进行环氧化改性制得。

11、更进一步地，所述导热吸波添加料采用以下方法制备：

12、将质量比为1:1的改性氮化硼和氧化氮掺杂多孔碳与纯化水混合，开启搅拌，于50-60℃的温度条件中机械搅拌混合1-2h，停止搅拌，静置20-40min后，分离出固体物料，经真空干燥处理，即可制得导热吸波添加料。

13、在上述技术方案中，改性氮化硼表面的季铵氮正离子携带正电荷，而氧化氮掺杂多孔碳表面含有羧基等含氧官能团，在水溶液中表现为负电性，彼此之间可在静电作用下相互吸附，形成复合物，即导热吸波添加料。

14、更进一步地，所述改性氮化硼采用以下方法制备：

15、将羟基化氮化硼和四氢呋喃混合，超声分散，形成均相分散液，通入氮气，将空气排尽，再将2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和相转移催化剂依次加入至分散液中，控制温度为60-65℃，搅拌4-6h后，离心分离出固体料，经洗涤、干燥处理，即可制得改性氮化硼。

16、在上述技术方案中，羟基化氮化硼的取代羟基可在相转移催化剂的作用下，与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵结构中的环氧基团发生开环加成，从而在氮化硼纳米片表面修饰大量季铵氮正离子，制得改性氮化硼。

17、更进一步地，所述羟基化氮化硼的制备方法为：将氮化硼纳米片加入至浓度为4-5mol/l的氢氧化钠溶液中，搅拌分散均匀后，于90-100℃的温度环境中保温处理6-8h后，降温出料，即可。

18、更进一步地，所述相转移催化剂为四丁基硫酸氢铵、四丁基溴化铵或者四甲基溴化铵中的任一种。

19、更进一步地，所述氧化氮掺杂多孔碳采用以下方法制备：

20、步骤一、将黄原胶与体积比为1:1的乙醇和纯化水混合溶液混合，搅拌形成均一溶液，再将异烟酸和催化剂加入至溶液中，加毕，于室温条件下搅拌6-8h后，分离出物料，经洗涤、真空干燥，即可制得含氮碳前驱体；

21、步骤二、将质量比为1:2-4的含氮碳前驱体和氢氧化钾混合，研磨均匀后，放置于管式炉中，以3-5℃/min的升温速率，将温度升高至750-800℃，全程氮气保护，煅烧1-3h后，出料，即可制得氮掺杂多孔碳；

22、步骤三、将氮掺杂多孔碳与过氧化氢溶液混合，于80-90℃的温度条件下氧化处理8-12h后，分离出物料，经洗涤、真空干燥处理，即可制得氧化氮掺杂多孔碳。

23、在上述技术方案中，在催化剂的辅助下，黄原胶结构中的取代羟基能够与异烟酸中的羧基发生酯化缩合，从而在黄原胶结构中引入吡啶基团，制得含氮碳前驱体，使用氢氧化钾对其进行活化制孔，再经过高温煅烧，可制得氮掺杂多孔碳，一方面来说，多孔碳材料的孔隙结构能够对电磁波进行反射和散射，进而实现对电磁波的多次吸收，因而具有良好的电磁屏蔽效果，另一方面，在高温煅烧过程中，氮元素的掺杂会引入吡啶氮等缺陷结构，这些缺陷结构能够产生电偶极子，提升碳材料的介电损耗效果，从而对吸波性能进一步进行提升，最后，以过氧化氢为氧化剂，对氮掺杂多孔碳进行氧化处理，使其表面出现取代羧基等含氧官能团，制得氧化氮掺杂多孔碳。

24、更进一步地，步骤一中，所述催化剂为二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶的混合物，质量比为1:0.2-0.4。

25、更进一步地，步骤三中，所述过氧化氢溶液的体积分数为20-30％。

26、(三)有益的技术效果

27、本发明通过制备改性氮化硼与氧化氮掺杂多孔碳的复合物，作为导热吸波添加料，一方面来说，改性氮化硼表面含有因开环加成反应产生的取代羟基，能够在后续高温处理过程中，与环氧化硅橡胶发生相互作用，进而极大的提升了导热吸波添加料与硅橡胶基体之间的界面结合力，有利于其均匀分散在硅橡胶基体中，利用改性氮化硼优异的导热性能以及氮掺杂多孔碳材料优异的吸波性能，在硅橡胶基体中形成连续稳定的导热吸波通路，进而产生优异的导热和电磁屏蔽效果，可直接应用于制作电磁设备外壳。

28、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。