CN106928678A - 一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料及其制备方法，包括以下重量份的组分：PC树脂100份，导电填料10～40份，空心导电微珠5～20份，增韧剂3～15份，偶联剂0.3～3份，分散剂0.4～3份，抗氧剂0.4～1.2份；其制备方法包括以下步骤：首先称取100份PC树脂、3～15份增韧剂、0.3～3.0份偶联剂、0.4～3.0份分散剂、0.4～1.2份抗氧剂置于高混机中，混合均匀得到混合物料；再将混合物料和10～40份导电填料、5～20份空心导电微珠加入螺杆挤出机挤出造粒，经螺杆挤出机拉条切粒，制得轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料。与现有技术相比，本发明所得的材料具有均一持久的电磁屏蔽效果，密度更小。

Description

一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的进步，电子电工技术的飞速发展，工业上电子通讯设备的应用迅猛扩张、日常生活中随处可见越来越多的电子通讯产品。然而，这些电子设备在给人们的生活带来便利的同时，都存在一定的电磁辐射，危害人类的健康、干扰其他设备的正常工作。为了减少电磁辐射对人类身体健康的危害、保证电子通讯设备的正常运作，人们对电磁屏蔽材料的要求越来越高、需求越来越大。
目前，市场上的电磁屏蔽大多是金属材料或者在塑料表面镀上一层金属层。然而，金属材料，大多较重，不耐腐蚀，加工困难、价格也较昂贵；采用金属镀层加工工艺繁琐、并容易带来一系列的环境污染问题，同时在使用过程中镀层容易脱落，影响电磁屏蔽效果。在此背景下，具有电磁屏蔽效果的导电塑料由于质轻、成型加工方便，以及产品稳定等优点，得以飞速发展，备广泛使用。然而，加入导电填料后的电磁屏蔽塑料材料，密度仍然会大幅上升，电磁屏蔽塑料轻质化很有必要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电磁屏蔽效果均一持久、密度显著下降的轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，包括以下重量份的组分：PC树脂100份，导电填料10～40份，空心导电微珠5～20份，增韧剂3～15份，偶联剂0.3～3份，分散剂0.4～3份，抗氧剂0.4～1.2份，该材料具有持久的吸收和衰减电磁辐射，以及轻质的特点。
所述的PC树脂为熔融指数为10～50g/10min的双酚A型聚碳酸酯，较高熔融指数的PC，粘度较低，在加工过程中产生的剪切力较弱，有利于保持空心导电微珠的完整性，有助于降低材料的密度。
所述的导电填料包括碳纤维、镀镍碳纤维、碳纳米管中的一种或多种；选用的导电填料不仅具有优异的导电性，同时相对于金属纤维、金属粉末等导电填料密度更低。
所述的碳纤维的纤维直径为7～12μm；
所述的镀镍碳纤维的纤维直径为7～12μm，镀镍碳纤维中镍层厚度0.5～1μm；
所述的碳纳米管的直径为2～7nm。
所述的空心导电微珠包括镀银空心玻璃微珠、镀镍空心玻璃微珠中的一种或两种；导电空心微珠不仅具有优异的导电性，而且密度极低，可以有效的降低材料的密度。
所述的镀银空心玻璃微珠的粒径为20～60μm，密度为0.6～1.2g/cm3，其中银含量为12～32％；
所述的镀镍空心玻璃微珠的粒径为20～60μm，密度为0.6～1.2g/cm3，其中镍含量为12～32％。
所述的增韧剂包括乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物(EMA-GMA)、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯(LLDPE-g-MAH)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的一种或多种。
所述的偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷(KH-151)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷(KH-561)中的一种或多种。
所述的分散剂包括季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、PE蜡或硅酮粉中的一种或多种。
所述的抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)或双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(626)中的一种或多种。
一种如上述的轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)称取100份PC树脂、3～15份增韧剂、0.3～3.0份偶联剂、0.4～3.0份分散剂、0.4～1.2份抗氧剂置于高混机中，混合均匀得到混合物料；
(2)将步骤(1)所得的混合物料和10～40份导电填料、5～20份空心导电微珠加入螺杆挤出机挤出造粒，经螺杆挤出机拉条切粒，制得轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料。
所述的高混机的转速为500～700rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min；
所述的螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区的温度为250～285℃。
本发明通过采用轻质导电填料改性聚碳酸酯，赋予聚碳酸酯优良的导电性、获得了电磁屏蔽性能优异的聚碳酸酯材料，并改善了电磁屏蔽聚碳酸酯密度大的问题，获得了一款轻质电磁屏蔽聚苯硫醚材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：本发明选用的导电填料碳纤维、镀镍碳纤维、碳纳米管等具有优异的增强效果和导电能力同时密度相对较低，赋予了材料优异的导电性能和物理机械性能，同时材料密度不至于大幅度增加；而空心导电微珠其表面的镀银或镀镍结构赋予了其优异的导电性能，空心结构使得其密度很低，将其加入材料后显著提高了材料的导电性并同时降低了材料的密度；同时通过分步加入填料的方式降低加工过程中对导电填料的剪切作用，使得导电填料更完整，有助于提高材料的导电性和降低材料的密度，所得材料具有均一持久的电磁屏蔽效果，比传统的电磁屏蔽聚碳酸酯材料具有质量更轻的优点。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明的轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料的各物理量所采用的测试方法如下所示：
(1)、拉伸强度：ASTM D638，拉伸速度5mm/min。
(2)、弯曲模量：ASTM D790，弯曲速度2mm/min。
(3)、缺口冲击强度：ASTM D256。
(4)、无缺口冲击强度：ASTM D256。
(5)、电磁屏蔽效果：ASTM D4935。
(6)、密度测试标准：ASTM D792。
以下所用的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯，熔融指数为20～50g/10min。
实施例1
一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其原料包括以下重量份含量的组分：
按上述重量份含量进行配料，聚碳酸酯、增韧剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂投入高速混合机中高速混匀，下料至挤出机料斗，导电填料和空心导电微珠于挤出机玻纤口加入，控制各区温度(自喂料口至挤出机模头)分别为250℃，260℃，270℃，280℃，275℃，280℃，主机转速50赫兹，经双螺杆挤出机挤出造粒即可得到该组合物。
将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表1。
实施例2
一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其原料包括以下重量份含量的组分：
按上述重量份含量进行配料，聚碳酸酯、增韧剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂投入高速混合机中高速混匀，下料至挤出机料斗，导电填料和空心导电微珠于挤出机玻纤口加入，控制各区温度(自喂料口至挤出机模头)分别为250℃，255℃，265℃，275℃，280℃，270℃，主机转速50赫兹，经双螺杆挤出机挤出造粒即可得到该组合物。
将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表1。
实施例3
一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其原料包括以下重量份含量的组分：
按上述重量份含量进行配料，聚碳酸酯、增韧剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂投入高速混合机中高速混匀，下料至挤出机料斗，导电填料和空心导电微珠于挤出机玻纤口加入，控制各区温度(自喂料口至挤出机模头)分别为250℃，260℃，270℃，280℃，285℃，275℃，主机转速50赫兹，经双螺杆挤出机挤出造粒即可得到该组合物。
将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表1。
实施例4
一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其原料包括以下重量份含量的组分：
按上述重量份含量进行配料，聚碳酸酯、增韧剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂投入高速混合机中高速混匀，下料至挤出机料斗，导电填料和空心导电微珠于挤出机玻纤口加入，控制各区温度(自喂料口至挤出机模头)分别为250℃，260℃，270℃，270℃，285℃，275℃，主机转速50赫兹，经双螺杆挤出机挤出造粒即可得到该组合物。
将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表1。
实施例5
一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其原料包括以下重量份含量的组分：
按上述重量份含量进行配料，聚碳酸酯、增韧剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂投入高速混合机中高速混匀，下料至挤出机料斗，导电填料和空心导电微珠于挤出机玻纤口加入，控制各区温度(自喂料口至挤出机模头)分别为250℃，260℃，270℃，280℃，285℃，280℃，主机转速50赫兹，经双螺杆挤出机挤出造粒即可得到该组合物。
将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表1。
表1实施例1～5制备的轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料的测试结果
由上表可知，本发明制备的电磁屏蔽聚碳酸酯材料具有优异的电磁屏蔽效果、同时具有轻质、密度小、加工成型方便的特点，可以广泛的应用与电子通讯领域。
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)

1.一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：PC树脂100份，导电填料10～40份，空心导电微珠5～20份，增韧剂3～15份，偶联剂0.3～3份，分散剂0.4～3份，抗氧剂0.4～1.2份。
2.根据权利要求1所述的一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯，熔融指数为10～50g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的导电填料包括碳纤维、镀镍碳纤维、碳纳米管中的一种或多种；
所述的碳纤维的纤维直径为7～12μm；
所述的镀镍碳纤维的纤维直径为7～12μm，镀镍碳纤维中镍层厚度0.5～1μm；
所述的碳纳米管的直径为2～7nm。
4.根据权利要求1所述的一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的空心导电微珠包括镀银空心玻璃微珠、镀镍空心玻璃微珠中的一种或两种；
所述的镀银空心玻璃微珠的粒径为20～60μm，密度为0.6～1.2g/cm3，其中银含量为12～32％；
所述的镀镍空心玻璃微珠的粒径为20～60μm，密度为0.6～1.2g/cm3，其中镍含量为12～32％。
5.根据权利要求1所述的一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的增韧剂选自乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的分散剂选自季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、PE蜡或硅酮粉中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其特征在于，所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种。
9.一种如权利要求1～8所述的轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：
(1)称取100份PC树脂、3～15份增韧剂、0.3～3.0份偶联剂、0.4～3.0份分散剂、0.4～1.2份抗氧剂置于高混机中，混合均匀得到混合物料；
(2)将步骤(1)所得的混合物料和10～40份导电填料、5～20份空心导电微珠加入螺杆挤出机挤出造粒，经螺杆挤出机拉条切粒，制得轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料。
10.根据权利要求9所述的一种轻质电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，所述的高混机的转速为500～700rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min；
所述的螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区的温度为250～285℃。
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