一種用于電磁屏蔽外殼熱塑性復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電磁屏蔽外殼的熱塑性復(fù)合材料及其制備方法，所述的復(fù)合材料由以下重量百分比的原料制得：熱塑性樹脂47-87，碳纖維10-30，導(dǎo)電劑1-10，相容劑1-10，偶聯(lián)劑0.2-1，抗氧劑0.2-1，潤滑分散劑0.2-1。本發(fā)明還提供該復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的復(fù)合材料表面電阻低于10-2Ω，具有抗電磁屏蔽效果保護(hù)電路系統(tǒng)，機械強度高，表觀優(yōu)良，綜合性能優(yōu)異，由于其可直接注塑成型，大大提升設(shè)計自由度，降低了加工難度，提高了加工效率，減輕系統(tǒng)重量，能滿足電氣領(lǐng)域類產(chǎn)品塑料電器外殼的要求，可廣泛用于電子電氣領(lǐng)域、通訊、軍事等領(lǐng)域器件中。
【專利說明】一種用于電磁屏蔽外殼熱塑性復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱塑性復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，是一種用于電磁屏蔽外殼熱塑 性復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在家電或移動通訊領(lǐng)域，射頻功率放大器、差頻、放大電路等都會造成電磁輻射， 需要采取措施保護(hù)電路和電磁屏蔽，通常材料要達(dá)到一定的抗靜電作用，目前廣泛使用的 是金屬屏蔽板或表面導(dǎo)電處理來解決，直接用金屬材料，強度高屏蔽效果好，但也存在一些 問題，金屬加工過程復(fù)雜，難度大，包括一系列繁雜的后續(xù)處理，費用高，效率低；對材料進(jìn) 行導(dǎo)電涂層處理，效果不持久，工藝復(fù)雜，對工人健康有傷害。而熱塑性塑料具有一體成型， 可以大大降低設(shè)計自由度，機械強度高，是理想的材料解決方案。
[0003] 抗靜電改性方面，添加低分子量抗靜電劑是最常見的抗靜電措施，這種改性材料 主要是利用抗靜電劑在材料表面吸附的水分降低表面電阻率，因此耐久性差，不耐洗，對環(huán) 境濕度的依賴性大，國外有學(xué)者在含有醚鍵的聚合物內(nèi)復(fù)合一定分量的金屬鹽溶膠，金屬 離子和聚醚嵌段物的醚鍵配合，在其內(nèi)部形成離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高導(dǎo)電率，增強聚合物的導(dǎo) 電能力，這兩種方法對材料的耐熱溫度和表面特性都有不同程度下降，導(dǎo)電能力有限，達(dá)不 到電磁屏蔽的效果。而經(jīng)單一的炭黑、金屬填料改性的聚合物，雖能獲得比較好的導(dǎo)電性 能，但往往添加量大，性能破壞大且加工困難。
[0004] 碳纖維本身具有輕質(zhì)高強、導(dǎo)電的特性是理想的高強度增強材料，滿足電氣領(lǐng)域 外殼對材料的機械性能要求，但其仍存在導(dǎo)電性能不均衡的不足。本發(fā)明提供一種目前還 未見報道的機械強度高、抗電磁屏蔽的理想的高性能復(fù)合材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于電磁屏蔽外殼熱塑性復(fù)合 材料。
[0006] 本發(fā)明的再一的目的是，提供一種用于電磁屏蔽外殼熱塑性復(fù)合材料的制備方 法。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種用于電磁屏蔽外殼熱塑性復(fù)合 材料，所述的復(fù)合材料按以下重量百分比的原料制成： 熱塑性樹脂 47-87 ; 碳纖維 10-30 ; 導(dǎo)電劑 1-1〇; 相容劑 1-1〇 ; 偶聯(lián)劑 〇. 2-1 ; 抗氧劑 0. 2_1 ; 潤滑分散劑 〇. 2-1 ; 所述的導(dǎo)電劑為碳納米管或金屬纖維。
[0008] 所述的熱塑性樹脂為PC、ABS、PA66、PA6、PBT、PET的任意一種或者以其中任意一 種為主的合金。
[0009] 所述的碳纖維為經(jīng)過熱塑性改性的短切碳纖維，其長度為4_7mm。
[0010] 所述的碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2,拉伸模量> 250GPa。
[0011] 所述的碳納米管為經(jīng)有機化處理的單壁或多壁碳納米管，其純度> 95%，比表面積 > 40m2/g，電導(dǎo)率> 150s/cm ;所述的金屬纖維為鋼絲纖維。
[0012] 所述的相容劑為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、乙烯丁烯共聚物 或乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物。
[0013] 所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。
[0014] 所述的抗氧劑為245、1076、168、1010、1098中的任意一種或者其組合。
[0015] 所述的分散劑為低分子量PE、EBS或娃酮。
[0016] 為實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種用于電磁屏蔽外殼熱塑 性復(fù)合材料的制備方法，所述的方法包括以下步驟： 1) 備料； 2) 將除碳纖維、金屬纖維以外的原料放入高混機中混合3-5min后出料，得到混合 物，碳纖維、金屬纖維按配方質(zhì)量比從側(cè)喂料口加入，然后控制雙螺桿擠出機的加工溫度 210-300°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即得產(chǎn)品。
[0017] 本發(fā)明優(yōu)點在于： 本發(fā)明的復(fù)合材料機械性能高，比強度大于鋁鎂材料，表面電阻< 1(Γ2 Ω，抗電磁屏蔽 效果好，外觀優(yōu)良，綜合性能高。由于其可直接注塑成型，大大提升設(shè)計自由度，降低了加工 難度，提高了加工效率，減輕系統(tǒng)重量，能滿足電氣領(lǐng)域類產(chǎn)品塑料電器外殼的要求，可廣 泛用于電子電氣領(lǐng)域、通訊、軍事等領(lǐng)域器件中。

【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的【具體實施方式】作詳細(xì)說明。
[0019] 碳纖維本身具有輕質(zhì)高強、導(dǎo)電的特性是理想的高強度增強材料，滿足電氣領(lǐng)域 外殼對材料的機械性能要求，但其仍存在導(dǎo)電性能不均衡的不足，本發(fā)明加入導(dǎo)電效率高 的碳納米管或金屬纖維，滿足工業(yè)對電磁屏蔽性能的要求。
[0020] 一種用于電磁屏蔽外殼熱塑性復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料按以下重量份的原料制 成： 熱塑性樹脂 47-87 ; 碳纖維 10-30 ; 導(dǎo)電劑 1-1〇; 相容劑 1-1〇 ; 偶聯(lián)劑 〇. 2-1 ; 抗氧劑 0. 2_1 ; 潤滑分散劑 〇. 2-1 ; 所述的導(dǎo)電劑為碳納米管或金屬纖維。
[0021] 實施例1 按照以下步驟制備樣品： (1)按照表1中的組分及含量進(jìn)行備料，PC特性粘度為1. 1 ;碳纖維為聚丙烯腈基碳 纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2,拉伸模量> 250GPa，本實施例米用的是三菱公司的牌號為 TR06QL碳纖維；導(dǎo)電劑為碳納米管，本實施例采用的是DK nano公司的CNT304 ;相容劑為甲 基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物，本實施例采用的是臺灣奇美的PM-200 ;偶聯(lián) 劑為硅烷偶聯(lián)劑；抗氧劑為245 ;潤滑分散劑為硅酮。
[0022] (2)將上述原料除碳纖維以外的原料放入高混機中混合3_5min后出料，得到混 合物，碳纖維從側(cè)喂料口加入，然后控制雙螺桿擠出機的加工溫度240-300°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù) 180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即得產(chǎn)品。
[0023] 表1實施例1配方

【權(quán)利要求】
1. 一種用于電磁屏蔽外殼熱塑性復(fù)合材料，其特征在于，所述的復(fù)合材料按以下重量 百分比的原料制成： 熱塑性樹脂 47-87 ; 碳纖維 10-30 ; 導(dǎo)電劑 1-1〇; 相容劑 1-1〇 ; 偶聯(lián)劑 〇. 2-1 ; 抗氧劑 0. 2_1 ; 潤滑分散劑 〇. 2-1 ; 所述的導(dǎo)電劑為碳納米管或金屬纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的熱塑性樹脂為PC、ABS、PA66、 PA6、PBT、PET的任意一種或者以其中任意一種為主的合金。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的碳纖維為經(jīng)過熱塑性改性的 短切碳纖維，其長度為4-7mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3任一所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的碳纖維為聚丙烯腈基 碳纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2,拉伸模量> 250GPa。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的碳納米管為經(jīng)有機化處理的 單壁或多壁碳納米管，其純度> 95%，比表面積> 40m2/g，電導(dǎo)率> 150s/cm ;所述的金屬纖 維為鋼絲纖維。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的相容劑為甲基丙烯酸甲酯-丁 二烯-苯乙烯接枝共聚物、乙烯丁烯共聚物或乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三 元共聚物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸 酯偶聯(lián)劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的抗氧劑為245、1076、168、 1010、1098中的任意一種或者其組合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的分散劑為低分子量PE、EBS或 娃酮。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的方法包括以下步 驟： 1) 備料； 2) 將除碳纖維、金屬纖維以外的原料放入高混機中混合3-5min后出料，得到混合 物，碳纖維、金屬纖維按配方質(zhì)量比從側(cè)喂料口加入，然后控制雙螺桿擠出機的加工溫度 210-300°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即得產(chǎn)品。
【文檔編號】C08L69/00GK104231587SQ201410427728
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】張強, 陳光偉, 周軍杰, 郭建鵬, 孟成銘 申請人:上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司