CN109370205A - 含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，各组分重量配比为：聚酰胺树脂50~85份、连续不锈钢纤维5~20份、石墨粉5~10份、金属粉3~8份、短切导电纤维2~4份、抗氧剂0.2~1份、浸渍树脂0.5~3份、2‑叔丁基‑4‑甲基苯酚0.2~0.5份、阻燃剂8~25份、POE‑g‑MAH 2‑6份、氨乙基哌嗪0.1~0.3份；所述的连续不锈钢纤维单丝直径为10~20μm，芯数为2000~12000；所述POE‑g‑MAH的接枝率大于等于1%。本发明拓宽了屏蔽频带的宽度，既降低了材料的成本，又拓展了材料的应用领域，屏蔽效能在30MHz‑1.5GHz内最高达到60dB。
Description
技术领域
本发明涉及一种含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，属于导电高分子材料领域。
背景技术
近年来，随着各种电器的普及，高压电网的建设，精密医疗设备的应用，电子、通讯器材的飞速发展，由此带来的电磁辐射污染也越来越严重。电磁辐射污染已成为继大气污染，水污染，噪音污染之后的第四大环境污染，已被***列为必须严格控制的重要污染物之一。
有效防止电磁辐射污染以保护环境和人类健康，防止电磁干扰和泄漏以保障信息安全，已成为当前世界各国都亟需解决的问题。各国已都通过颁布各种法律法规和标准来强制规范各类上市产品的电磁辐射剂量。我国也已对涉及人类健康安全、环境保护和公共安全的产品强制实行包括电磁兼容认证（CEMC认证）在内的CCC认证制度。
电磁屏蔽是抗干扰的重要手段，也是治理电磁环境污染的有效手段，还可以防止电磁信息泄密，各国都投入了很多的人力物力来进行电磁屏蔽材料的研究和开发。我国在电磁环境安全重要性上的认识发展的比较晚，行业发展落后于发达国家水平。为了保障国家政治、军事及经济等部门的信息安全，保护国家利益，促进国产电子产品与国际市场的接轨，必须大力发展电磁屏蔽技术。发明内容
本发明提供一种含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，该含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料拓宽了屏蔽频带的宽度，既降低了材料的成本，又拓展了材料的应用领域，屏蔽效能在30MHz-1.5GHz内最高达到60dB，并且屏蔽效能差不多都在达到有效屏蔽的35dB以上。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，各组分重量配比为：
聚酰胺树脂 50~85份，
连续不锈钢纤维 5~20份，
硅烷偶联剂KH-550 1~2份，
石墨粉 5~10份，
金属粉 3~8份，
短切导电纤维 2~4份，
抗氧剂 0.2~1份，
浸渍树脂 0.5~3份，
2-叔丁基-4-甲基苯酚 0.2~0.5份，
阻燃剂 8~25份，
POE-g-MAH 2~6份，
氨乙基哌嗪 0.1~0.3份；
所述的连续不锈钢纤维单丝直径为10~20μm，芯数为2000~12000；
所述马来酸酐接枝聚烯烃弹性体的接枝率大于等于1%。
上述技术方案进一步改进的技术方案如下：
1. 上述方案中，所述聚酰胺树脂为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺12、聚酰胺610中的至少一种。
2. 上述方案中，所述短切导电纤维为短切碳纤维、短切镀镍碳纤维、短切镀金属玻璃纤维中的至少一种，此短切导电纤维长度为5~10mm。
3. 上述方案中，所述浸渍树脂为CBT树脂、超支化聚酯树脂中的一种。
4. 上述方案中，所述石墨粉和金属粉的粉末粒径小于10μm。
5. 上述方案中，所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（抗氧剂1098）、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、三（2,4-二叔丁基）亚磷酸苯酯（抗氧剂168）、N,N'-二（β-萘基）对苯二胺（DNP）、磷酸氢二钠（H10）、有机铜化合物（H3336）中的至少一种。
6. 上述方案中，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、三氧化二锑、硼酸锌中的至少一种。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1. 本发明含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其配方添加填料以连续不锈钢纤维为主，进一步添加了石墨粉5~10份、金属粉3~8份、短切导电纤维2~5份，可以在最低的不锈钢纤维含量下形成完整的导电网络，降低不锈钢纤维的用量，也拓宽了屏蔽频带的宽度，既降低了材料的成本，又拓展了材料的应用领域，屏蔽效能在30MHz-1.5GHz内最高达到60dB，并且屏蔽效能差不多都在达到有效屏蔽的35dB以上。
2. 本发明含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其配方中进一步添加了硅烷偶联剂KH-550 1~2份、2-叔丁基-4-甲基苯酚0.2~0.5份，加强了石墨粉5~10份、金属粉3~8份、短切导电纤维2~5份与基体树脂的结合相容，有效降低了添加导电填料对产品整体机械性能造成的不良影响，弯曲强度超过了99MPa，拉伸强度超过了70MPa，缺口冲击超过了5.2 kJ/m2。
3. 本发明含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其配方中进一步添加浸渍树脂0.5~3份、POE-g-MAH 2~6份、氨乙基哌嗪0.1~0.3份，增加填料分散性，避免团聚发生，避免了混料不均造成的产品的性能波动，制得的产品中导电纤维能均匀分散在每一处，产品的电性能，屏蔽效能稳定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1~5：一种含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，各组分重量配比为：
表1
；
上述连续不锈钢纤维单丝直径为10~20μm，芯数为2000~12000；
上述POE-g-MAH的接枝率大于等于1%；
上述石墨粉和金属粉的粉末粒径小于10μm。
实施例1中聚酰胺树脂为聚酰胺6，上述短切导电纤维为短切碳纤维，此短切导电纤维长度为5~10mm；上述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（抗氧剂1098）、三（2,4-二叔丁基）亚磷酸苯酯（抗氧剂168）的混合物；上述阻燃剂为十溴二苯乙烷、三聚氰胺聚磷酸盐按照1：2的重量份混合。
实施例2中聚酰胺树脂为聚酰胺66、聚酰胺12按照1：1重量份混合，所述短切导电纤维为短切镀金属玻璃纤维，此短切导电纤维长度为5~10mm，所述抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、三（2,4-二叔丁基）亚磷酸苯酯（抗氧剂168）的混合物；所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐。
实施例3中聚酰胺树脂为聚酰胺66、聚酰胺610按照2：1重量份混合，所述短切导电纤维为短切镀镍碳纤维，此短切导电纤维长度为5~10mm，所述抗氧剂为N,N'-二（β-萘基）对苯二胺（DNP）、磷酸氢二钠（H10）的混合物；所述阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐、三氧化二锑的混合物。
实施例4中聚酰胺树脂为聚酰胺610，所述短切导电纤维为短切碳纤维，此短切导电纤维长度为5~10mm；所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（抗氧剂1098）；所述阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸锌形成的混合物。
实施例5中聚酰胺树脂为聚酰胺12、聚酰胺610的混合物，所述短切导电纤维为短切镀金属玻璃纤维，此短切导电纤维长度为5~10mm；所述抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷。
一种上述的含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将一束连续的连续不锈钢纤维5~20份匀速通过一个装有至少2个压辊的槽中，使纤维尽可能的铺展开，槽中盛有1-2%的偶联剂的无水乙醇溶液，牵引出的纤维经过烘道烘干；
步骤二：将该束预热后的连续不锈钢纤维匀速通过一个加热槽，其中盛有已加热熔融的0.5~3份浸渍树脂，槽中有多个压辊，能使纤维尽可能的铺展开以浸渍树脂，瓷圈控胶后牵引进入机头模具；
步骤三、准确称量聚酰胺树脂50~85份、抗氧剂0.2~1份、POE-g-MAH2~6份、2-叔丁基-4-甲基苯酚0.2~0.5份、阻燃剂 8~25份、氨乙基哌嗪0.1~0.3份，混合均匀后从双螺杆挤出机的主喂料加入；准确称量石墨粉5~10份、金属粉3~8份、短切导电纤维2~4份，从侧喂料计量加入，挤出温度为240-300℃；
步骤四、在双螺杆挤出机的机头设置一个包覆模具，在与螺杆呈垂直的方向上牵引步骤二处理后的不锈钢纤维通过浸润模具，使纤维束外部均匀地包上一层树脂；
步骤五、将出模后的料条经冷水浴冷却后送入专用的切粒机切成6-10mm的长粒子，烘干，包装。
上述连续不锈钢纤维的含量通过控制双螺杆挤出机的主机螺杆转速、纤维牵引设备的牵引速度、浸润模具的模口大小来反向控制。
对比例1~2：一种含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，各组分重量配比为，如表2所示：
表2
| 对比例1 | 对比例2 | |
| 聚酰胺树脂 | 60份 | 75份 |
| 连续不锈钢纤维 | 10份 | 12份 |
| 硅烷偶联剂KH-550 | 2份 | 1.2份 |
| 石墨粉 | - | 5份 |
| 金属粉 | - | 5份 |
| 短切导电纤维 | - | 3份 |
| 抗氧剂 | 0.6份 | 0.4份 |
| 浸渍树脂 | 2.5份 | - |
| 2-叔丁基-4-甲基苯酚 | 0.3份 | - |
| 阻燃剂 | 20份 | 18份 |
| POE-g-MAH | 3份 | - |
| 氨乙基哌嗪 | 0.2份 | - |
；
上述连续不锈钢纤维单丝直径为10~20μm，芯数为2000~12000；
上述POE-g-MAH的接枝率大于等于1%；
上述石墨粉和金属粉的粉末粒径小于10μm。
对比例1中聚酰胺树脂为聚酰胺6，上述短切导电纤维为短切碳纤维，此短切导电纤维长度为5~10mm；上述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（抗氧剂1098）、三（2,4-二叔丁基）亚磷酸苯酯（抗氧剂168）的混合物；上述阻燃剂为十溴二苯乙烷、三聚氰胺聚磷酸盐按照1：2的重量份混合。
对比例2中聚酰胺树脂为聚酰胺66、聚酰胺12按照1：1重量份混合，所述短切导电纤维为短切镀金属玻璃纤维，此短切导电纤维长度为5~10mm，所述抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、三（2,4-二叔丁基）亚磷酸苯酯（抗氧剂168）的混合物；所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐。
对比例的制备过程同实施例。
本发明实施例1和实施例2和对比例制得的电磁屏蔽复合材料的性能检测数据见表3。
表3
| 测试项目 | 检测标准 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 |
| 密度g/cm3 | ASTM D792 | 1.31 | 1.3 | 1.2 | 1.28 |
| 拉伸强度MPa | ASTM D638 | 81.05 | 76.12 | 75.5 | 65.3 |
| 弯曲强度MPa | ASTM D790 | 112.44 | 99.56 | 100.44 | 80.2 |
| 缺口冲击kJ/m2 | ASTM D256 | 5.34 | 5.42 | 5.2 | 4.4 |
| 屏蔽效能dB | ASTM D4935 | 60 | 58 | 48 | 54 |
；
从上述表3我们可以看出本发明制得的含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料机械性能下降少，屏蔽效能在30MHz-1.5GHz内最高达到60dB，并且屏蔽效能差不多都在达到有效屏蔽的35dB以上；还有，有效降低了添加导电填料对产品整体机械性能造成的不良影响，弯曲强度超过了99MPa，拉伸强度超过了70MPa，缺口冲击超过了5.2 kJ/m2。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其特征在于：各组分重量配比为：
聚酰胺树脂 50~85份，
连续不锈钢纤维 5~20份，
硅烷偶联剂KH-550 1~2份，
石墨粉 5~10份，
金属粉 3~8份，
短切导电纤维 2~4份，
抗氧剂 0.2~1份，
浸渍树脂 0.5~3份，
2-叔丁基-4-甲基苯酚 0.2~0.5份，
阻燃剂 8~25份，
POE-g-MAH 2~6份，
氨乙基哌嗪 0.1~0.3份；
所述的连续不锈钢纤维单丝直径为10~20μm，芯数为2000~12000；
所述POE-g-MAH的接枝率大于等于1%。
2.根据权利要求1所述的含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述聚酰胺树脂为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺12、聚酰胺610中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述短切导电纤维为短切碳纤维、短切镀镍碳纤维、短切镀金属玻璃纤维中的至少一种，此短切导电纤维长度为5~10mm。
4.根据权利要求1所述的含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述浸渍树脂为CBT树脂、超支化聚酯树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述石墨粉和金属粉的粉末粒径小于10μm。
6.根据权利要求1所述的含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（抗氧剂1098）、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、三（2,4-二叔丁基）亚磷酸苯酯（抗氧剂168）、N,N'-二（β-萘基）对苯二胺（DNP）、磷酸氢二钠（H10）、有机铜化合物（H3336）中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的含不锈钢纤维的电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、三氧化二锑、硼酸锌中的至少一种。
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