CN103467952A - 一种连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，由包括以下重量份的组分制成：热塑性树脂64~88份；连续长导电纤维10~33份；抗氧剂0.5~0.7份；润滑剂0.3~0.5份；增韧剂1.2~2份。本发明同时还公开了上述连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料的制备方法。本发明采用连续长导电纤维填充热塑性树脂，与短纤维或者导电填料填充热塑性树脂相比，达到同样的屏蔽效果所需的长导电纤维的含量较少，具有成本优势；同时本发明的连续长导电纤维对材料的力学性能还有一定的增强作用，采用较少的填充量就能使得材料保持较好的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能性高分子复合材料，特别涉及一种连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料及其制备方法。
背景技术
电磁屏蔽是指对两个空间区域进行金属的隔离，用来控制一个区域的电场、磁场或者电磁场对另一个区域的干扰。电磁屏蔽是电磁兼容技术的一种措施，为采用电磁屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来，使得外部电磁强度低于允许值，或是将电磁敏感元件用电磁屏蔽材料封闭起来，使得其内部电磁强度低于允许值的措施。
随着科技的发展，各种电子电器设备大量使用，各种电磁波引起的电磁干扰和电磁不兼容不仅会影响电子设备的工作，还会污染环境，危害人类健康。传统的电磁屏蔽材料为金属材料，金属材料制成的电磁屏蔽设备的屏蔽效果好，但是很难加工成复杂的形状，而且金属本身还有耐腐蚀性差、比重大等缺点。
热塑性树脂具有优越的加工性和成形性，所以广泛的用于各种办公自动化设备以及电子电器设备，但是其一般不具有电磁屏蔽效果，通过加入电磁填料比如金属纤维、金属粉、碳粉等导电物质或者具有磁性的金属氧化物等可以赋予复合材料一定的电磁屏蔽性能。例如中国专利CN201010194957公开了一种聚苯硫醚与聚酰胺合金电磁屏蔽材料及其制备方法，中国专利CN200910176507公开了一种具有电磁屏蔽功能的ABS复合材料，中国专利CN200680056752公开了一种以不锈钢纤维和碳纳米管复合填充聚酯的电磁屏蔽材料。上述专利都是采用将电磁屏蔽填料与树脂经过双螺杆混合挤出的方法得到具有电磁屏蔽功能的复合材料，但都存在填料加入量较多的问题。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，由于长纤维可以在注塑后仍然保持较长的长度，并可以相互搭接形成三维连续结构，以较少的填充量就可以达到较好的电磁屏蔽效果，同时长纤维对材料的力学性能也有一定的增强作用。
本发明的第二目的是提供上述连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，由包括以下重量份的组分制成：
热塑性树脂 64~88份；
连续长导电纤维 10~33份；
抗氧剂 0.5~0.7份；
润滑剂 0.3~0.5份；
增韧剂 1.2~2份。
较佳地，所述的热塑性树脂选自聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（ABS）中的一种或者几种的合金。
较佳地，所述的连续长导电纤维选自连续长碳纤维或者连续长不锈钢纤维，优选为连续长不锈钢纤维。
较佳地，所述的抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂与亚磷酸酯类辅助抗氧剂的复配物。
较佳地，所述的抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）主抗氧剂与三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯（抗氧剂168）或者4,4'-[1,1'-联苯基]亚基二膦酸-四[2,4-二叔丁苯基]酯（抗氧剂PEPQ）辅助抗氧剂的复配物。
较佳地，所述的润滑剂选自硅酮、N,N’－乙撑双硬脂酰胺（EBS）或聚乙烯蜡中的一种或几种。
较佳地，所述的润滑剂为聚乙烯蜡中的乙烯-丙烯酸共聚物。
较佳地，所述的增韧剂为马来酸酐接枝ABS(ABS-G)。
本发明还提供一种上述的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）各组分的混合：将64~88重量份热塑性树脂、0.5~0.7重量份抗氧剂、0.3~0.5重量份润滑剂、1.2~2重量份增韧剂在高速混合机中进行混合得到混合物；
（2）混合物的熔融及与纤维的复合：将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机充分熔融混合，熔体由双螺杆挤出机导入浸渍***中；多股连续长导电纤维通过长纤维入口通道成股进入浸渍***中，纤维在浸渍***中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
（3）复合材料的切粒：经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料。
较佳地，所述的步骤（1）之前还包括，将所述热塑性树脂进行干燥；
所述步骤（2）中，浸渍***为浸渍熔体槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明采用连续长导电纤维填充热塑性树脂，与短纤维或者导电填料填充热塑性树脂相比，达到同样的屏蔽效果所需的长导电纤维的含量较少，具有成本优势；
（2）本发明的连续长导电纤维对材料的力学性能有一定的增强作用，采用较少的填充量就能使得材料保持较好的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。以下实施例中所用润滑剂A-C540A购自Honeywell，浸渍***选用浸渍熔体槽，但此处不为限定。
实施例1
本实施例的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，按重量份数，由下列组分组成：
PC 88份
连续长不锈钢纤维 10份
抗氧剂1076 0.2份
抗氧剂PEPQ 0.5份
润滑剂A-C540A 0.3份
增韧剂ABS-G 1.2份
本实施例的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料的制备方法如下：
先将88份PC在100℃下干燥8 h；
1）将干燥好的PC与0.2份抗氧剂1076、0.5份抗氧剂PEPQ、0.3份润滑剂A-C540A以及1.2份增韧剂ABS-G在高速混合机中室温下混合15 分钟得到混合物；
2）将步骤（1）所得混合物加入到双螺杆挤出机中充分熔融混合，螺杆1~6区温度分别为150~170℃，210~230℃，220~240℃，230~250℃，240~260℃，240~260℃，机头为240~260℃，熔体由双螺杆挤出机进入到浸渍熔体槽中；多股连续长不锈钢纤维由长纤维入口通道成股进入浸渍熔体槽中，浸渍熔体槽模具的温度设定在255℃，纤维在浸渍熔体槽中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
3）经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料，并可通过控制牵引速度和挤出机的喂料速度来控制纤维含量。该复合材料样品的性能见表1。
实施例2
本实施例的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，按重量份数，由下列组分组成：
PC 30份
ABS 50份
连续长不锈钢纤维 18份
抗氧剂1076 0.2份
抗氧剂PEPQ 0.4份
润滑剂A-C540A 0.4份
增韧剂ABS-G 1.4份
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料的制备方法如下：
先将30份PC在100 ℃下干燥8 h，50份ABS在80℃下干燥4 h；
1）将干燥好的PC以及ABS与0.2份抗氧剂1076、0.4份抗氧剂PEPQ、0.4份润滑剂A-C540A以及1.4份增韧剂ABS-G在高速混合机中室温下混合15 分钟得到混合物；
2）将步骤（1）所得混合物加入到双螺杆挤出机中充分熔融混合，螺杆1~6区温度分别为150~170℃，190~210℃，200~220℃，210~230℃，220~240℃，230~250℃，机头为240~260℃，熔体由双螺杆挤出机进入到浸渍熔体槽中；多股连续长不锈钢纤维由长纤维入口通道成股进入浸渍熔体槽中，浸渍熔体槽模具的温度设定在240℃，纤维在浸渍熔体槽中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
3）经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料，并可通过控制牵引速度和挤出机的喂料速度来控制纤维含量。该复合材料样品的性能见表1。
实施例3
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料，按重量份数，由下列组分组成：
ABS 73份
连续长不锈钢纤维 25份
抗氧剂1076 0.2份
抗氧剂PEPQ 0.3份
润滑剂A-C540A 0.4份
增韧剂ABS-G 1.6份
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料的制备方法如下：
先将73份ABS在100℃下干燥4 h；
1）将干燥好的ABS与0.2份抗氧剂1076、0.3份抗氧剂PEPQ、0.4份润滑剂A-C540A以及1.6份增韧剂ABS-G在高速混合机中室温下混合15 分钟得到混合物；
2）将步骤（1）所得混合物加入到双螺杆挤出机中充分熔融混合，螺杆1~6区温度分别为150~170℃，170~190℃，180~200℃，190~210℃，200~220℃，210~230℃，机头为210~230℃，熔体由双螺杆挤出机进入到浸渍熔体槽中；多股连续长不锈钢纤维由长纤维入口通道成股进入浸渍熔体槽中，浸渍熔体槽模具的温度设定在220℃，纤维在浸渍熔体槽中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
3）经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料，并可通过控制牵引速度和挤出机的喂料速度来控制纤维含量。该复合材料样品的性能见表1。
实施例4
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料，按重量份数，由下列组分组成：
PC 83份
连续长碳纤维 15份
抗氧剂1076 0.2份
抗氧剂PEPQ 0.5份
润滑剂A-C540A 0.3份
增韧剂ABS-G 1.2份
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料的制备方法如下：先将83份PC在100℃下干燥8 h；
1）将干燥好的PC与0.2份抗氧剂1076、0.5份抗氧剂PEPQ、0.3份润滑剂A-C540A以及1.2份增韧剂ABS-G在高速混合机中室温下混合15 分钟得到混合物；
2）将步骤（1）所得混合物加入到双螺杆挤出机中充分熔融混合，螺杆1~6区温度分别为150~170℃，210~230℃，220~240℃，230~250℃，240~260℃，240~260℃，机头为240~260℃，熔体由双螺杆挤出机进入到浸渍熔体槽中；多股连续长碳纤维由长纤维入口通道成股进入浸渍熔体槽中，浸渍熔体槽模具的温度设定在255℃，纤维在浸渍熔体槽中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
3）经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料，并可通过控制牵引速度和挤出机的喂料速度来控制纤维含量。该复合材料样品的性能见表1。
实施例5
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料，按重量份数，由下列组分组成：
PC 20份
ABS 53份
连续长碳纤维 25份
抗氧剂1076 0.2份
抗氧剂PEPQ 0.4份
润滑剂A-C540A 0.5份
增韧剂ABS-G 1.8份
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料的制备方法如下：
先将20份PC在100℃下干燥8 h，53份ABS在80℃下干燥4h；
1）将干燥好的PC，ABS与0.2份抗氧剂1076、0.4份抗氧剂 PEPQ、0.5份润滑剂A-C540A以及1.8份增韧剂ABS-G在高速混合机中室温下混合15 分钟得到混合物；
2）将步骤（1）所得混合物加入到双螺杆挤出机中充分熔融混合，螺杆1~6区温度分别为150~170℃，190~210℃，200~220℃，210~230℃，220~240℃，230~250℃，机头为240~260℃，熔体由双螺杆挤出机进入到浸渍熔体槽中；多股连续长碳纤维由长纤维入口通道成股进入浸渍熔体槽中，浸渍熔体槽模具的温度设定在240℃，纤维在浸渍熔体槽中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
3）经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料，并可通过控制牵引速度和挤出机的喂料速度来控制纤维含量。该复合材料样品的性能见表1。
实施例6
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料，按重量份数，由下列组分组成：
ABS 64份
连续长碳纤维 33份
抗氧剂1076 0.2份
抗氧剂PEPQ 0.4份
润滑剂A-C540A 0.5份
增韧剂ABS-G 2.0份
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料的制备方法如下：
先将64份ABS在80℃下干燥4 h；
1）将干燥好的ABS与0.2份抗氧剂1076、0.4份抗氧剂PEPQ、0.5份润滑剂A-C540A以及2.0份增韧剂ABS-G在高速混合机中室温下混合15 分钟得到混合物；
2）将步骤（1）所得混合物加入到双螺杆挤出机中充分熔融混合，螺杆1~6区温度分别为150~170℃，170~190℃，180~200℃，190~210℃，200~220℃，210~230℃，机头为210~230℃，熔体由双螺杆挤出机进入到浸渍熔体槽中；多股连续长碳纤维由长纤维入口通道成股进入浸渍熔体槽中，浸渍熔体槽模具的温度设定在220℃，纤维在浸渍熔体槽中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
3）经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料，并可通过控制牵引速度和挤出机的喂料速度来控制纤维含量。该复合材料样品的性能见表1。
表1
由上面的数据可知，加入少量的连续长导电纤维就可以得到具有较好电磁屏蔽效果的材料，因此本发明具有成本优势；同时本发明选用的连续长导电纤维对复合材料的力学性能有一定的增强作用。与现有技术相比，本发明选用少量的连续长导电纤维即可达到较好的屏蔽效果和增强的力学性能，具有明显的进步。
实施例7
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料，按重量份数，由下列组分组成：
ABS 64份
连续长碳纤维 33份
抗氧剂1076 0.2份
抗氧剂168 0.4份
润滑剂硅酮 0.5份
增韧剂ABS-G 2.0份
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料的制备方法如下：
先将64份ABS在80℃下干燥4 h；
1）将干燥好的ABS与0.2份抗氧剂1076、0.4份抗氧剂168、0.5份润滑剂硅酮以及2.0份增韧剂ABS-G在高速混合机中室温下混合15 分钟得到混合物；
2）将步骤（1）所得混合物加入到双螺杆挤出机中充分熔融混合，螺杆1~6区温度分别为150~170℃，170~190℃，180~200℃，190~210℃，200~220℃，210~230℃，机头为210~230℃，熔体由双螺杆挤出机进入到浸渍熔体槽中；多股连续长碳纤维由长纤维入口通道成股进入浸渍熔体槽中，浸渍熔体槽模具的温度设定在220℃，纤维在浸渍熔体槽中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
3）经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料，并可通过控制牵引速度和挤出机的喂料速度来控制纤维含量。
实施例8
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料，按重量份数，由下列组分组成：
ABS 64份
连续长碳纤维 33份
抗氧剂1076 0.2份
抗氧剂PEPQ 0.4份
润滑剂EBS 0.5份
增韧剂ABS-G 2.0份
本实施例的连续长导电纤维填充的电磁屏蔽复合材料的制备方法如下：
先将64份ABS在80℃下干燥4 h；
1）将干燥好的ABS与0.2份抗氧剂1076、0.4份抗氧剂PEPQ、0.5份润滑剂EBS以及2.0份增韧剂ABS-G在高速混合机中室温下混合15 分钟得到混合物；
2）将步骤（1）所得混合物加入到双螺杆挤出机中充分熔融混合，螺杆1~6区温度分别为150~170℃，170~190℃，180~200℃，190~210℃，200~220℃，210~230℃，机头为210~230℃，熔体由双螺杆挤出机进入到浸渍熔体槽中；多股连续长碳纤维由长纤维入口通道成股进入浸渍熔体槽中，浸渍熔体槽模具的温度设定在220℃，纤维在浸渍熔体槽中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
3）经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料，并可通过控制牵引速度和挤出机的喂料速度来控制纤维含量。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：
热塑性树脂 64~88份；
连续长导电纤维 10~33份；
抗氧剂 0.5~0.7份；
润滑剂 0.3~0.5份；
增韧剂 1.2~2份。
2.根据权利要求1所述的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述的热塑性树脂选自聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或者几种的合金。
3.根据权利要求1所述的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述的连续长导电纤维选自连续长碳纤维或者连续长不锈钢纤维。
4.根据权利要求1所述的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂与亚磷酸酯类辅助抗氧剂的复配物。
5.根据权利要求4所述的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯主抗氧剂与三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯或者4,4'-[1,1'-联苯基]亚基二膦酸-四[2,4-二叔丁苯基]酯辅助抗氧剂的复配物。
6.根据权利要求1所述的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述的润滑剂选自硅酮、N,N’－乙撑双硬脂酰胺或聚乙烯蜡中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为聚乙烯蜡中的乙烯-丙烯酸共聚物。
8.根据权利要求1所述的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为马来酸酐接枝ABS。
9.一种如权利要求1~8中任一项所述的连续长导电纤维填充电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）各组分的混合：将64~88重量份热塑性树脂、0.5~0.7重量份抗氧剂、0.3~0.5重量份润滑剂、1.2~2重量份增韧剂在高速混合机中进行混合得到混合物；
（2）混合物的熔融及与纤维的复合：将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机充分熔融混合，熔体由双螺杆挤出机导入浸渍***中；多股连续长导电纤维通过长纤维入口通道成股进入浸渍***中，纤维在浸渍***中被树脂熔体充分浸渍，并经过热处理消除内应力；
（3）复合材料的切粒：经过浸渍和热处理的连续长导电纤维/树脂复合材料经牵引机引出并切粒，得到电磁屏蔽复合材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）之前还包括，将所述热塑性树脂进行干燥；
所述步骤（2）中，浸渍***为浸渍熔体槽。
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