CN104262929B - 一种高频电磁波屏蔽的阻燃pc/abs复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PC/ABS复合材料技术领域,尤其涉及一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料及其制备方法,本发明的高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料由PC、ABS、经表面处理的银包铜纤维、碳纤维、导电炭黑、的溴代三嗪、双酚A双(二苯基磷酸酯)、聚四氟乙烯、抗氧剂168、抗氧剂1076、季戊四醇硬脂酸酯、乙烯醋酸乙烯共聚物、硅丙共聚增韧剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷组成;本发明采用银包铜纤维,既避免了铜纤维易氧化的缺点,同时又避免了银粉的较贵的缺点,达到同样的效果,成本降低;且导电性、屏蔽效能更稳定、大幅度改善了阻燃性能。本发明的制备方法简单成熟,生产效率高,有利于普遍推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及PC/ABS复合材料技术领域,尤其涉及一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
PC/ABS复合材料不仅具有PC的高硬度、高冲击强度、高热变形温度等特点,同时具备ABS的较好的流动性及耐化学性等优点,被广泛地应用在汽车、手机、电视机、变压器等领域,然而,在这些领域由于电磁场的存在,对人体的健康构成了严重威胁,而且这些领域对阻燃都有要求,因此,电磁屏蔽的阻燃PC/ABS材料的开发显得尤为重要。
目前已有的电磁屏蔽技术主要是采用导电炭黑、碳纤维、金属粉或纤维等改性。然而,导电炭黑体系,存在着添加量大,屏蔽效能低的缺点,陈晓燕、董发勤等人在2010年发表的文章《炭黑/碳纤维/ABS电磁屏蔽复合材料的制备及其性能研究》中指出,采用20%的导电炭黑对ABS进行改性,结果发现屏蔽效能不足10dB。另外,碳纤维同样存在添加量大的缺点,且和导电炭黑一样,只能做黑色的制件,这大大限制了其应用,尤其是其添加量为20%时,屏蔽效能不足40dB。虽然镍、铜、铁、银粉或纤维存在屏蔽效能高、添加量小的优点,是目前主流的趋势,但是镍和铜易氧化,使用期限大大折扣;银粉或纤维不易氧化且添加量小,但是其价格过高;而铁粉/或纤维(包含不锈钢)价格便宜,但是其屏蔽效能比铜、银要低,目前国内外已有量产,但是受限屏蔽效能,特别是对高频电磁波屏蔽效果一般,目前使用领域受限。
此外,目前PC/ABS复合材料的阻燃性能主要是通过添加十溴二苯乙烷、溴化聚碳酸酯、RDP、磺酸盐等实现,然而由于电磁屏蔽材料的加入,导致阻燃更加困难。因此,以上所述问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,而提供一种屏蔽效能、导电性能、阻燃性能、硬度和拉伸强度优异的高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料,且其具有储存稳定性高、长期使用效果好等特点。
本发明的另一目的在于针对现有技术的不足,而提供一种操作简易、生产效率高的高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料,它由以下质量百分比的原料组成:
PC45-55%
ABS10-20%
银包铜纤维5-15%
碳纤维2-8%
导电炭黑2-8%
溴代三嗪0.5-3%
双酚A双(二苯基磷酸酯)4-8%
聚四氟乙烯0.1-0.4%
抗氧剂1680.1-0.3%
抗氧剂10760.1-0.2%
季戊四醇硬脂酸酯0.2-0.4%
乙烯醋酸乙烯共聚物2-8%
硅丙共聚增韧剂2-6%
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.6%。
硅丙共聚增韧剂是日本三菱丽阳的型号为S-2001硅丙共聚增韧剂,是一种高效/耐低温冲击、耐候型的抗冲击改性剂,它是由甲基丙烯酸甲酯,有机硅组成的聚合物,结构特点:核—壳结构,核:有机硅/丙烯酸,壳:甲基丙烯酸甲酯,耐高温、耐低温、耐候、高抗冲击,低温冲击和耐候性特别好。
优选的,一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料,它由以下质量百分比的原料组成:
PC48-52%
ABS14-18%
银包铜纤维8-12%
碳纤维4-6%
导电炭黑4-6%
溴代三嗪1-2%
双酚A双(二苯基磷酸酯)5-7%
聚四氟乙烯0.2-0.3%
抗氧剂1680.15-0.25%
抗氧剂10760.1-0.16%
季戊四醇硬脂酸酯0.25-0.35%
乙烯醋酸乙烯共聚物4-6%
硅丙共聚增韧剂3-5%
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3-0.5%。
更为优选的,一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料,它由以下质量百分比的原料组成:
PC49%
ABS15%
银包铜纤维10%
碳纤维5%
导电炭黑5%
溴代三嗪1%
双酚A双(二苯基磷酸酯)6%
聚四氟乙烯0.1%
抗氧剂1680.2%
抗氧剂10760.1%
季戊四醇硬脂酸酯0.3%
乙烯醋酸乙烯共聚物5%
硅丙共聚增韧剂4%
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3%。
上述高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,它包括以下制备步骤:
a、银包铜纤维的制备:将去离子水、铜纤维分散在反应釜中,搅拌的同时加入银氨溶液,待全部加完后,静止反应,制得银包铜纤维;
b、对银包铜纤维的表面处理:按上述配方量将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,搅拌下加入步骤a制得的银包铜纤维,接着抽滤掉乙醇,并将其烘干;
c、挤出造粒:按上述配方量将PC、ABS、经表面处理的银包铜纤维、碳纤维、导电炭黑、溴代三嗪、双酚A双(二苯基磷酸酯)、聚四氟乙烯、抗氧剂168、抗氧剂1076、季戊四醇硬脂酸酯、乙烯醋酸乙烯共聚物、硅丙共聚增韧剂经高速混合后,经双螺杆挤出机挤出造粒,制得高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的颗粒。
其中,步骤a具体为:银包铜纤维的制备:将2L的去离子水、1kg的铜纤维分散在反应釜中,搅拌的同时加入5.5Kg质量浓度为2%的银氨溶液,待全部加完后,静止反应3-5h,制得银包铜纤维。
其中,步骤a制得的银包铜纤维的单丝直径为28-32μm。
其中,步骤b具体为:对银包铜纤维的表面处理:按上述配方量将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,搅拌下加入步骤a制得的银包铜纤维,0.5-1.5h后抽滤掉乙醇,并将其置于90-110℃烘箱中烘干。
其中,步骤c中,双螺杆挤出机的具体工艺参数为:一区温度为210-230℃,二区温度为230-250℃,三区温度为240-250℃,四区温度为240-265℃,五区温度为250-265℃,六区温度为250-265℃,七区温度为250-265℃,八区温度为250-260℃,九区温度为250-260℃,十区温度为250-260℃,螺杆转速为300-600r/min。
其中,步骤c中,双螺杆挤出机的具体工艺参数为:一区温度为230℃,二区温度为240℃,三区温度为250℃,四区温度为265℃,五区温度为265℃,六区温度为265℃,七区温度为265℃,八区温度为260℃,九区温度为260℃,十区温度为260℃,螺杆转速为400r/min。
本发明的有益效果为:本发明采用置换法合成了银包铜纤维,并对其进行了表面改性,极大的提高了与塑料的相容性;
本发明采用银包铜纤维,既避免了铜纤维易氧化的缺点,同时又避免了银粉的较贵的缺点,达到同样的效果,成本降低;
且引入碳纤维、导电炭黑,可以适当降低银包铜纤维的用量,降低材料的成本的同时降低了其比重;同时由于填料粒径、形态的不同,在树脂中形成一定的梯度,这样导电性、屏蔽效能更稳定;
还使用溴代三嗪、BDP、PTFE等对其进行阻燃改性,弥补了填充类PC/ABS材料阻燃性能下降的确定,同时大幅度改善了阻燃性能;
另外,通过工艺设计与优化,对银包铜纤维、碳纤维在塑料中的残留长度进行了控制,改善了材料的力学性能,特别是拉伸强度、弯曲强度等性能。
本发明的制备方法简单成熟,生产效率高,有利于普遍推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1。
本实施例的高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,它包括以下制备步骤:
a、银包铜纤维的制备:银包铜纤维的制备:将2L的去离子水、1kg的铜纤维分散在反应釜中,搅拌的同时加入5.5Kg质量浓度为2%的银氨溶液,待全部加完后,静止反应3h,制得银包铜纤维,银包铜纤维的单丝直径为28μm;
b、对银包铜纤维的表面处理:将0.5%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,搅拌下加入步骤a制得的银包铜纤维,0.5h后抽滤掉乙醇,并将其置于90℃烘箱中烘干;
c、挤出造粒:将48.8%的PC、10%的ABS、10%的经表面处理的银包铜纤维、10%的碳纤维、5%的导电炭黑、3%的溴代三嗪、6%的双酚A双(二苯基磷酸酯)、0.3%的聚四氟乙烯、0.1%的抗氧剂168、0.1%的抗氧剂1076、0.2%的季戊四醇硬脂酸酯、3%的乙烯醋酸乙烯共聚物、3%的硅丙共聚增韧剂经高速混合后,经双螺杆挤出机挤出造粒,双螺杆挤出机的具体工艺参数为:一区温度为230℃,二区温度为240℃,三区温度为250℃,四区温度为265℃,五区温度为265℃,六区温度为265℃,七区温度为265℃,八区温度为260℃,九区温度为260℃,十区温度为260℃,螺杆转速为400r/min,制得高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的颗粒。
实施例2。
本实施例的高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,它包括以下制备步骤:
a、银包铜纤维的制备:银包铜纤维的制备:将2L的去离子水、1kg的铜纤维分散在反应釜中,搅拌的同时加入5.5Kg质量浓度为2%的银氨溶液,待全部加完后,静止反应3.5h,制得银包铜纤维,银包铜纤维的单丝直径为29μm;
b、对银包铜纤维的表面处理:将0.6%γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,搅拌下加入步骤a制得的银包铜纤维,0.8h后抽滤掉乙醇,并将其置于95℃烘箱中烘干;
c、挤出造粒:按上述配方量将47%的PC、20%的ABS、7%的经表面处理的银包铜纤维、3%的碳纤维、3%的导电炭黑、0.5%的溴代三嗪、8%的双酚A双(二苯基磷酸酯)、0.4%的聚四氟乙烯、0.1%的抗氧剂168、0.2%的抗氧剂1076、0.2%的季戊四醇硬脂酸酯、4%的乙烯醋酸乙烯共聚物、6%的硅丙共聚增韧剂经高速混合后,经双螺杆挤出机挤出造粒,双螺杆挤出机的具体工艺参数为:一区温度为210℃,二区温度为230℃,三区温度为240℃,四区温度为255℃,五区温度为255℃,六区温度为255℃,七区温度为255℃,八区温度为250℃,九区温度为250℃,十区温度为250℃,螺杆转速为300r/min,制得高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的颗粒。
实施例3。
本实施例的高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,它包括以下制备步骤:
a、银包铜纤维的制备:银包铜纤维的制备:将2L的去离子水、1kg的铜纤维分散在反应釜中,搅拌的同时加入5.5Kg质量浓度为2%的银氨溶液,待全部加完后,静止反应4h,制得银包铜纤维,银包铜纤维的单丝直径为30μm;
b、对银包铜纤维的表面处理:将0.3%γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,搅拌下加入步骤a制得的银包铜纤维,1h后抽滤掉乙醇,并将其置于100℃烘箱中烘干;
c、挤出造粒:按上述配方量将50%的PC、14%的ABS、9%的经表面处理的银包铜纤维、5%的碳纤维、5%的导电炭黑、1%的溴代三嗪、6%的双酚A双(二苯基磷酸酯)、0.2%的聚四氟乙烯、0.2%的抗氧剂168、0.1%的抗氧剂1076、0.2%的季戊四醇硬脂酸酯、5%的乙烯醋酸乙烯共聚物、4%的硅丙共聚增韧剂经高速混合后,经双螺杆挤出机挤出造粒,双螺杆挤出机的具体工艺参数为:一区温度为215℃,二区温度为235℃,三区温度为245℃,四区温度为260℃,五区温度为260℃,六区温度为260℃,七区温度为260℃,八区温度为255℃,九区温度为255℃,十区温度为255℃,螺杆转速为400r/min,制得高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的颗粒。
实施例4。
本实施例的高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,它包括以下制备步骤:
a、银包铜纤维的制备:银包铜纤维的制备:将2L的去离子水、1kg的铜纤维分散在反应釜中,搅拌的同时加入5.5Kg质量浓度为2%的银氨溶液,待全部加完后,静止反应4.5h,制得银包铜纤维,银包铜纤维的单丝直径为31μm;
b、对银包铜纤维的表面处理:将0.2%γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,搅拌下加入步骤a制得的银包铜纤维,1.2h后抽滤掉乙醇,并将其置于105℃烘箱中烘干;
c、挤出造粒:按上述配方量将52%的PC、10%的ABS、12%的经表面处理的银包铜纤维、6%的碳纤维、6%的导电炭黑、0.9%的溴代三嗪、4%的双酚A双(二苯基磷酸酯)、0.1%的聚四氟乙烯、0.3%的抗氧剂168、0.1%的抗氧剂1076、0.4%的季戊四醇硬脂酸酯、6%的乙烯醋酸乙烯共聚物、2%的硅丙共聚增韧剂经高速混合后,经双螺杆挤出机挤出造粒,双螺杆挤出机的具体工艺参数为:一区温度为220℃,二区温度为240℃,三区温度为250℃,四区温度为265℃,五区温度为265℃,六区温度为265℃,七区温度为265℃,八区温度为260℃,九区温度为260℃,十区温度为260℃,螺杆转速为500r/min,制得高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的颗粒。
实施例5。
本实施例的高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,它包括以下制备步骤:
a、银包铜纤维的制备:银包铜纤维的制备:将2L的去离子水、1kg的铜纤维分散在反应釜中,搅拌的同时加入5.5Kg质量浓度为2%的银氨溶液,待全部加完后,静止反应5h,制得银包铜纤维,,银包铜纤维的单丝直径为32μm;
b、对银包铜纤维的表面处理:将0.3%γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,搅拌下加入步骤a制得的银包铜纤维,1.5h后抽滤掉乙醇,并将其置于110℃烘箱中烘干;
c、挤出造粒:按上述配方量将49%的PC、15%的ABS、9%的经表面处理的银包铜纤维、5%的碳纤维、5%的导电炭黑、1%的溴代三嗪、6%的双酚A双(二苯基磷酸酯)、0.1%的聚四氟乙烯、0.2%的抗氧剂168、0.1%的抗氧剂1076、0.3%的季戊四醇硬脂酸酯、5%的乙烯醋酸乙烯共聚物、4%的硅丙共聚增韧剂经高速混合后,经双螺杆挤出机挤出造粒,双螺杆挤出机的具体工艺参数为:一区温度为225℃,二区温度为245℃,三区温度为250℃,四区温度为265℃,五区温度为265℃,六区温度为265℃,七区温度为265℃,八区温度为260℃,九区温度为260℃,十区温度为260℃,螺杆转速为600r/min,制得高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的颗粒。
表1
。
从表1可以看出,本发明的实施例1~实施例5制得的高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的屏蔽效能、导电性能、阻燃性能、弯曲强度和拉伸强度优异,产品质量佳。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料,其特征在于:它由以下质量百分比的原料组成:
PC45-55%
ABS10-20%
银包铜纤维5-15%
碳纤维2-8%
导电炭黑2-8%
溴代三嗪0.5-3%
双酚A双(二苯基磷酸酯)4-8%
聚四氟乙烯0.1-0.4%
抗氧剂1680.1-0.3%
抗氧剂10760.1-0.2%
季戊四醇硬脂酸酯0.2-0.4%
乙烯醋酸乙烯共聚物2-8%
硅丙共聚增韧剂2-6%
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.6%。
2.根据权利要求1所述的一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料,其特征在于:它由以下质量百分比的原料组成:
PC48-52%
ABS14-18%
银包铜纤维8-12%
碳纤维4-6%
导电炭黑4-6%
溴代三嗪1-2%
双酚A双(二苯基磷酸酯)5-7%
聚四氟乙烯0.2-0.3%
抗氧剂1680.15-0.25%
抗氧剂10760.1-0.16%
季戊四醇硬脂酸酯0.25-0.35%
乙烯醋酸乙烯共聚物4-6%
硅丙共聚增韧剂3-5%
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3-0.5%。
3.根据权利要求1所述的一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料,其特征在于:它由以下质量百分比的原料组成:
PC49%
ABS15%
银包铜纤维9%
碳纤维5%
导电炭黑5%
溴代三嗪1%
双酚A双(二苯基磷酸酯)6%
聚四氟乙烯0.1%
抗氧剂1680.2%
抗氧剂10760.1%
季戊四醇硬脂酸酯0.3%
乙烯醋酸乙烯共聚物5%
硅丙共聚增韧剂4%
γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3%。
4.权利要求1-3任意一项所述的一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,其特征在于:它包括以下制备步骤:
a、银包铜纤维的制备:将去离子水、铜纤维分散在反应釜中,搅拌的同时加入银氨溶液,待全部加完后,静止反应,制得银包铜纤维;
b、对银包铜纤维的表面处理:将按上述配方量将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,搅拌下加入步骤a制得的银包铜纤维,接着抽滤掉乙醇,并将其烘干;
c、挤出造粒:按上述配方量将PC、ABS、经表面处理的银包铜纤维、碳纤维、导电炭黑、溴代三嗪、双酚A双(二苯基磷酸酯)、聚四氟乙烯、抗氧剂168、抗氧剂1076、季戊四醇硬脂酸酯、乙烯醋酸乙烯共聚物、硅丙共聚增韧剂经高速混合后,经双螺杆挤出机挤出造粒,制得高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的颗粒。
5.根据权利要求4所述的一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,其特征在于:步骤a具体为:银包铜纤维的制备:将2L的去离子水、1kg的铜纤维分散在反应釜中,搅拌的同时加入5.5kg质量浓度为2%的银氨溶液,待全部加完后,静止反应3-5h,制得银包铜纤维。
6.根据权利要求4所述的一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,其特征在于:步骤a制得的银包铜纤维的单丝直径为28-32μm。
7.根据权利要求4所述的一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,其特征在于:步骤b具体为:对银包铜纤维的表面处理:按上述配方量将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,搅拌下加入步骤a制得的银包铜纤维,0.5-1.5h后抽滤掉乙醇,并将其置于90-110℃烘箱中烘干。
8.根据权利要求4所述的一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,其特征在于:步骤c中,双螺杆挤出机的具体工艺参数为:一区温度为210-230℃,二区温度为230-250℃,三区温度为240-250℃,四区温度为240-265℃,五区温度为250-265℃,六区温度为250-265℃,七区温度为250-265℃,八区温度为250-260℃,九区温度为250-260℃,十区温度为250-260℃,螺杆转速为300-600r/min。
9.根据权利要求8所述的一种高频电磁波屏蔽的阻燃PC/ABS复合材料的制备方法,其特征在于:步骤c中,双螺杆挤出机的具体工艺参数为:一区温度为230℃,二区温度为240℃,三区温度为250℃,四区温度为265℃,五区温度为265℃,六区温度为265℃,七区温度为265℃,八区温度为260℃,九区温度为260℃,十区温度为260℃,螺杆转速为400r/min。
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