TWI386441B - Electromagnetic wave absorber containing iron powder and its preparation method - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種電磁波吸收物及其製備方法，特別是指一種含鐵粉之電磁波吸收物及其製備方法，其係應用於吸收電磁波之領域。
中華民國專利469283中申明之介電性電磁波吸收材料之製造方法是於液態聚胺基甲酸脂(PU)樹脂中添加導電碳黑、碳粉、導電纖維及中空玻璃球(microbal loons)，經兩階段特殊裝置混合成漿狀半成品，再將半成品以適當模具製成電磁波吸收材，但該製造方法因混合後之藥漿(slurry)黏度大首先以樹脂混合部份碳黑以特殊設計的3000－6000rpm高速研磨機分散，再添加碳粉、導電纖維及中空球此時藥漿黏度大增，改用300－600rpm低速高黏度攪拌機充分混合後再塗佈成試片，具有製程及設備較繁複之缺點。中華民國專利567643中申明之改良型Salisbury Screen式電磁波吸收材其中第一層為電性均質耗損材，第二層為低介電常數材以兩種材料複合成再加上反射層組合成之電磁波吸收材，但由於其為三層材料，故在製作上比單層材料之製程繁複。中華民國專利566077中申明以多層中空碳球含量5－50wt%混合樹脂製成電磁波吸收材，但目前多層中空碳球多為實驗室產品，價格高，也不符合大量生產之需求。
且目前一些電磁波吸收材使用之鐵粉主要為球狀之羰基鐵粉，平均粒徑約1－10 Microns，鐵粉比重高且球狀鐵粉的視密度大，在含球狀鐵粉的電磁波吸收材配方裡鐵粉添加量要大於70%重量百分比才能做出具10dB反射損失的材料，因此造成電磁波吸收材單位面積重量太高，不符合目前科技產業對材料輕、薄之需求。
綜合上述，本發明人提供一種含鐵粉之電磁波吸收物及其製備方法，其能解決習知技術製程及設備較繁複、價格高不符合大量生產之需求及電磁波吸收材單位面積重量太高，不符合科技產業對材料輕、薄之需求的缺
點。
本發明之主要目的，在於提供一種含鐵粉之電磁波吸收物及其製備方法，該含鐵粉之電磁波吸收物單位面積重量較低，故能滿足科技產業材料輕、薄之需求。
本發明之另一目的，在於提供一種含鐵粉之電磁波吸收物及其製備方法，該含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法具有製程及所需設備簡單之優點。
本發明之又一目的，在於提供一種含鐵粉之電磁波吸收物及其製備方法，其價格較低，故能符合大量生產之需求。
本發明提供一種含鐵粉之電磁波吸收物及其製備方法。該含鐵粉之電磁波吸收物，其包括：40~70重量百分率之樹脂；及30~60重量百分率之鐵粉；其中該鐵粉之視密度為0.5~0.8 g/cc。
該含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其步驟包括：(1)將液態樹脂和鐵粉混合均勻；及(2)熟化冷卻後，即得到含鐵粉之電磁波吸收物；其中該鐵粉之視密度為0.5~0.8 g/cc。
茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：
本發明含鐵粉之電磁波吸收物，其包括：40~70重量百分率之樹脂；及30~60重量百分率之鐵粉。
其中該鐵粉為珊瑚狀或鹿角狀，該鐵粉之視密度為0.5~0.8 g/cc及該鐵粉之平均粒徑為30~60μm。該鐵粉之較佳視密度為0.53 g/cc及較佳之平均粒徑為43.0μm。
其中該樹脂係選自環氧樹脂、聚胺基甲酸脂樹脂、聚甲基丙烯酸酯樹脂、矽樹脂及聚酯樹脂所組成之群組之其中之一者。且該鐵粉較
佳之重量百分率為42~50%。
本發明含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其步驟包括(如第一圖所示)：S11將液態樹脂和鐵粉混合均勻得到含鐵粉之電磁波吸收組成物；及S12熟化冷卻後，即得到含鐵粉之電磁波吸收物。
其中該鐵粉為珊瑚狀或鹿角狀。
其中該含鐵粉之電磁波吸收物包括40~70重量百分率之樹脂及30~60重量百分率之鐵粉。
其中步驟S11後更包括一灌入模具之步驟。
其中該含鐵粉之電磁波吸收物之厚度為0.5~5.0mm，且在2~18GHz之頻率範圍具有10dB以上之反射損失。
其中該含鐵粉之電磁波吸收物之較佳厚度為1~4.5mm。
本發明使用之珊瑚狀鐵粉其SEM圖像如第二圖所示，製作方法為以草酸鐵為原料於500~800℃以氫氣還原2~4小時而得，外觀形狀如珊瑚或鹿角之長條多角狀，視密度為0.5~0.8g/cc，以Coulter LS－230雷射粒徑分析儀測量，平均粒程為30~60μm。
本發明之較佳實施例於環氧樹脂中添加珊瑚狀鐵粉(本發明所製作的原料產品，編號T2,視密度0.53g/cc，平均粒程43.0μm)及比較例係於環氧樹脂中添加幾基鐵粉作填料，再以一般三滾筒機(滾筒之間隙為0.1mm)來混料使藥漿混合均勻後，將藥漿倒入15 cm×l5 cm金屬模子中，上下放鋁板，以夾子夾住，以80℃烘2小時後取出，冷卻後除去鋁板將電磁波吸收材成品取出，經修飾後量測厚度、重量。
微波反射損失(Retum Loss)量測方法採用自由空間(free space)測試法，頻率範圍(2－18GHz)，使用微波網路分析儀HP8722ES及Damaskos公司free space量測夾具，以相同試片大小15cm×15cm金屬片放上待測
位置，先校正水平，調整天線入射角度(21∘)測原始反射量，接著換試片並以該金屬片當反射面再量測試片之反射損失衰減強度，反射損失愈大代表電磁波吸收效果愈好。
為更詳細描述本發明，以下特舉幾個實施例及比較例說明如後。表一為本發明實施例及比較例使用之磁性填充料的來源及規格：
將50.0g液態環氧樹脂及珊瑚狀鐵粉50.0g加入250ml混料容器中(總配料量100g)，先以攪拌棒攪拌1－2分鐘，再以一般三滾筒機來混料5次使藥漿混合均勻後，取70.0g藥漿，將藥漿倒入15 cm×15 cm金屬模子中，以80℃烘2小時後取出試片，經修飾後量測重量為60.0g，厚度為1.5mm，單位面積重量為2.7Kg/mxm，微波反射損失量測如第三圖所示，高峰值在10.0GHz，其反射損失為14.4dB。
將60.0g液態環氧樹脂及羰基鐵粉140.0g加入250ml混料容器中(總配料量200g)，先以攪拌棒攪拌1－2分鐘，再以一般三滾筒機來混料5次使藥漿混合均勻後，取130.0g藥漿，將藥漿倒入15 cm×15 cm金屬模子中，以80℃烘2小時後取出試片，經修飾後量測重量為113.0g，厚度為2.0mm，單位面積重量為5.0Kg/mxm，微波反射損失量測如第四圖所示，高峰值在10.1GHz，其反射損失為15.6dB。
將58.0g液態環氧樹脂及珊瑚狀鐵粉42.0g加入250ml混料容器中(總配料量100g)，先以攪拌棒攪拌1－2分鐘，再以一般三滾筒機來混料5次使藥漿混合均勻後，取50.0g藥漿，將藥漿倒入15 cm×15 cm金屬模子中，以80℃烘2小時後取出試片，經修飾後量測重量為44.0g，厚度為1.1mm，單位面積重量為2.0Kg/mxm，微波反射損失量測如第五圖所示，高峰值在14.4GHz，其反射損失為16.4dB。
將30.0g液態環氧樹脂及羰基鐵粉70.0g加入250ml混料容器中(總配料量100g)，先以攪拌棒攪拌1－2分鐘，再以一般三滾筒機來混料5次使藥漿混合均勻後，取85.0g藥漿，將藥漿倒入15 cm×15 cm金屬模子中，以80℃烘2小時後取出試片，經修飾後量測重量為75.0g，厚度為1.2mm，單位面積重量為3.3Kg/mxm，微波反射損失量測如第六圖所示，高峰值在15.2GHz，其反射損失為15.1dB。
將100.0g液態環氧樹脂及珊瑚狀鐵粉100.0g加入250ml混料容器中(總配料量200g)，先以攪拌棒攪拌1－2分鐘，再以一般三滾筒機來混料5次使藥漿混合均勻後，取130.0g藥漿，將藥漿倒入15 cm×15 cm金屬模子中，以80℃烘2小時後取出試片，經修飾後量測重量為113.0g，厚度為2.5mm，單位面積重量為5.0Kg/mxm，微波反射損失量測如第七圖所示，高峰值在6.0GHz，其反射損失為23.8dB。
將60.0g液態環氧樹脂及羰基鐵粉140.0g加入250ml混料容器中(總配料量200g)，先以攪拌棒攪拌1－2分鐘，再以一般三滾筒機來混料5次使藥漿混合均勻後，取185.0g藥漿，將藥漿倒入15 cm×15 cm金屬模子中，以80℃烘2小時後取出試片，經修飾後量測重量為178.0g，厚度為3.0mm，單位面積重量為7.9Kg/mxm，微波反射損失量測如第八圖所示，高峰值在
6.0GHz，其反射損失為11.9dB。
將100.0g液態環氧樹脂及珊瑚狀鐵粉100.0g加入250ml混料容器中(總配料量200g)，先以攪拌棒攪拌1－2分鐘，再以一般三滾筒機來混料5次很藥漿混合均勻後，取194.0g藥漿，將藥漿倒入15 cm×15 cm金屬模子中，以80℃烘2小時後取出試片，經修飾後量測重量為180.4g，厚度為4.4mm，單位面積重量為8.0Kg/mxm，微波反射損失量測如第九圖所示，高峰值在3.0GHz，其反射損失為14.5dB。
將120.0g液態環氧樹脂及羰基鐵粉280.0g加入500ml混料容器中(繼配料量400g)，先以攪拌棒攪拌1－2分鐘，再以一般三滾筒機來混料5次使藥漿混合均勻後，取360.0g藥漿，將藥漿倒入15 cm×15 cm金屬模子中，以80℃烘2小時後取出試片，經修飾後量測重量為344.0g，厚度為6.2mm，單位面積重量為15.3Kg/mxm，微波反射損失量測如第十圖所示，高峰值在3.0GHz，其反射損失為14.2dB。
表二至表五為本發明上述之實施例與比較例及英國BAE公司產品在X(8－12GHz),Ku(12－18GHz),C(4－8GHz),S(2－4GHz)相同頻段下的比較表，由表中發現在相同的頻段下實施例試片之反射損失近似或大於比較例試片之反射損失，顯示本發明含鐵粉之電磁波吸收物具有較佳的電磁波吸收效果，且實施例試片的厚度及單位面積重皆較比較例試片小許多；又，本發明實施例試片和BAE公司產品比較除S頻段厚度稍大外其餘厚度及單位面積重皆優於BAE公司產品。
綜上所述，本發明具有以下之優點：1.本發明含鐵粉之電磁波吸收物單位面積重量較低，故能滿足科技產業材
料輕、薄之需求。
2.本發明含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法具有製作及所需設備簡單之優點。
3.本發明含鐵粉之電磁波吸收物及其製備方法，不需使用中空碳球，故其價格低廉，能符合大量生產之需求。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之特微及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
第一圖為本發明含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法之步驟流程圖。
第二圖本發明鐵粉呈珊瑚狀之SEM圖。
第三圖為本發明實施例1之含鐵粉之電磁波吸收物之微波反射損失特性圖。
第四圖為本發明比較例1之含羰基鐵粉之電磁波吸收物之微波反射損失特性圖。
第五圖為本發明實施例2之含鐵粉之電磁波吸收物之微波反射損失特性圖。
第六圖為本發明比較例2之含羰基鐵粉之電磁波吸收物之微波反射損失特性圖。
第七圖為本發明實施例3之含鐵粉之電磁波吸收物之微波反射損失特性圖。
第八圖為本發明比較例3之含羰基鐵粉之電磁波吸收物之微波反射損失特性圖。
第九圖為本發明實施例4之含鐵粉之電磁波吸收物之微波反射損失特性圖。
第十圖為本發明比較例4之含羰基鐵粉之電磁波吸收物之微波反射損失特性圖。
Claims (15)
- 一種含鐵粉之電磁波吸收物，其包括：40~70重量百分率之樹脂；及30~60重量百分率之鐵粉；其中該鐵粉之視密度為0.5~0.8 g/cc，該鐵粉為珊瑚狀或鹿角狀。
- 如申請專利範圍第1項所述之含鐵粉之電磁波吸收物，其中該鐵粉之平均粒徑為30~60μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之含鐵粉之電磁波吸收物，其中該鐵粉較佳之該視密度為0.53 g/cc。
- 如申請專利範圍第2項所述之含鐵粉之電磁波吸收物，其中該鐵粉較佳之該平均粒徑為43.0μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之含鐵粉之電磁波吸收物，其中該樹脂係選自環氧樹脂、聚胺基甲酸脂樹脂、聚甲基丙烯酸酯樹脂、矽樹脂及聚酯樹脂所組成之群組之其中之一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之含鐵粉之電磁波吸收物，其中該鐵粉較佳之重量百分率為42~50%。
- 一種含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其步驟包括：(1)將液態樹脂和鐵粉混合均勻；及(2)熟化冷卻後，即得到含鐵粉之電磁波吸收物；其中該鐵粉之視密度為0.5~0.8 g/cc，該鐵粉係使用草酸鐵為原料，以氫氣還原鐵粉使其形成珊瑚狀或鹿角狀。
- 如申請專利範圍第8項所述之含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其中步驟(2)中該含鐵粉之電磁波吸收物包括40~70重量百分率之樹脂及30~60重量百分率之鐵粉。
- 如申請專利範圍第9項所述之含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其中該鐵粉較佳之重量百分率為42~50%。
- 如申請專利範圍第8項所述之含鐵粉之電磁波吸收物之製備方 法，其中步驟(1)後更包括一灌入模具之步驟。
- 如申請專利範圍第8項所述之含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其中步驟(2)中該含鐵粉之電磁波吸收物之厚度為0.5~5.0mm，且在2~18GHz之頻率範圍具有10dB以上之反射損失。
- 如申請專利範圍第12項所述之含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其中該含鐵粉之電磁波吸收物之較佳厚度為1~4.5mm。
- 如申請專利範圍第8項所述之含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其中步驟(1)中該鐵粉之較佳視密度為0.53 g/cc及該鐵粉之平均粒徑為30~60μm。
- 如申請專利範圍第14項所述之含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其中該鐵粉較佳之平均粒徑為43.0μm。
- 如申請專利範圍第8項所述之含鐵粉之電磁波吸收物之製備方法，其中步驟(1)中該液態樹脂係選自環氧樹脂、聚胺基甲酸脂樹脂、聚甲基丙烯酸酯樹脂、矽樹脂及聚酯樹脂所組成之群組之其中之一者。
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| CN1767757A (zh) * | 2005-09-16 | 2006-05-03 | 浙江工业大学 | 一种电磁波吸收材料 |
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