CN107141723A - 一种电线电缆用电磁屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电线电缆用电磁屏蔽材料，包括以下重量份的原料：酚醛树脂10‑20份、环氧树脂15‑25份、多壁碳纳米管1‑3份、聚乙烯醇10‑12份、纳米氧化锌5‑10份、纳米氢氧化铝4‑8份、过氧化甲乙酮5‑7份、纳米二氧化钛4‑8份、石墨烯15‑25份、电磁屏蔽添加物15‑25份、增强纤维10‑16份、加工助剂8‑14份、偶联剂4‑8份、阻燃剂8‑10份。本发明具有良好的电磁防护性能，其耐磨性好、力学性能优异、抗干扰能力强、阻燃性能较好，能够有效保护电线电缆不受电磁干扰导致的信号紊乱现象；同时其制备方法成本较低、原料易得、且工艺鲜明，具有良好的应用前景较高的实用价值。

Description

一种电线电缆用电磁屏蔽材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电线电缆制造技术领域，具体涉及一种电线电缆用电磁屏蔽材料及其制备方法。
背景技术
随着科技的高速发展，各种电子仪器设备如雷达、卫星、微波炉、移动无线电话等各种的高频率电磁波器件和仪器在国防和民用领域的应用日益增多，电磁波引起的电磁干扰成为一种新的社会公害。电磁波污染成为继噪音污染、空气污染、水污染之后的第四大污染。电磁波可以对电子仪器、设备造成干扰和破坏，影响其正常工作；还会对人体造成伤害，严重损害人的身心健康。电磁波污染成为继噪音污染、空气污染、水污染之后的第四大污染。降低电磁污染已成为电视广播、人体电磁防护、通讯及导航系统安全等领域的首要问题。
现有技术中，其他电缆绝缘、印刷电路布线基材存在电绝缘性能不好、无法有效进行电磁波屏蔽的缺点。传统纯金属电磁屏蔽装置，电磁屏蔽效果好，但是难以加工或成型为复杂形状制件，金属本身存在耐化学腐蚀性较差，比重大等缺点，使用范围有限，其无法满足一些特殊场合要求。
目前电磁屏蔽材料市场竞争大，传统电磁屏蔽材料存在抗干扰性能较差、制作成本高、使用范围窄、密度大、易腐蚀等问题，在实际应用中会受到一定的限制现实对电磁屏蔽材料提出了更高要求，除电磁屏蔽外，还需要具有易加工、耐化学腐蚀、耐高温、抗疲劳、化学稳定性良好等特点。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种电线电缆用电磁屏蔽材料，该具有良好的电磁防护性能，其耐磨性好、力学性能优异、抗干扰能力强、阻燃性能较好，能够有效保护电线电缆不受电磁干扰导致的信号紊乱现象；同时其制备方法成本较低、原料易得、且工艺鲜明，具有良好的应用前景较高的实用价值。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种电线电缆用电磁屏蔽材料，包括以下重量份的原料：
酚醛树脂10-20份、环氧树脂15-25份、多壁碳纳米管1-3份、聚乙烯醇10-12份、纳米氧化锌5-10份、纳米氢氧化铝4-8份、过氧化甲乙酮5-7份、纳米二氧化钛4-8份、石墨烯15-25份、电磁屏蔽添加物15-25份、增强纤维10-16份、加工助剂8-14份、偶联剂4-8份、阻燃剂8-10份。
优选地，所述电线电缆用电磁屏蔽材料包括以下重量份的原料：
酚醛树脂15份、环氧树脂20份、多壁碳纳米管2份、聚乙烯醇11份、纳米氧化锌7份、纳米氢氧化铝6份、过氧化甲乙酮6份、纳米二氧化钛6份、石墨烯20份、电磁屏蔽添加物20份、增强纤维13份、加工助剂11份、偶联剂6份、阻燃剂9份。
优选地，所述电磁屏蔽助剂为镀铝空心玻璃微珠、短切镀镍不锈钢纤维、碳纤维粉按照重量比3:1:1组成的混合物。
优选地，所述加强纤维为玻璃纤维、氮化硼纤维按照重量比4:1组成的混合物。
优选地，所述加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1: 2:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或几种，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
优选地，所述偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸脂偶联剂、焦磷酸钛酸脂偶联剂、配位型亚磷酸钛酸脂偶联剂中的一种或几种。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化镁、2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦按照重量比4:5组成的混合物。
本发明还提供一种电线电缆用电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将电磁屏蔽添加物、偶联剂、多壁碳纳米管在40-50℃下加入高速搅拌机中，搅拌转速200-300r/min，搅拌时间为30-40分钟得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、聚乙烯醇、纳米氧化锌、纳米氢氧化铝、纳米二氧化钛、石墨烯、阻燃剂、过氧化甲乙酮、增强纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度400-500r/min，搅拌时间40-50分钟，再加入酚醛树脂、环氧树脂、加工助剂继续搅拌1-3小时，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区150-160℃ ；二区160-170℃ ；三区170-180℃，螺杆转速为80-100r/min，挤出造粒即得电线电缆用电磁屏蔽材料。
优选地，所述电线电缆用电磁屏蔽材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将电磁屏蔽添加物、偶联剂、多壁碳纳米管在40-50℃下加入高速搅拌机中，搅拌转速250r/min，搅拌时间为35分钟得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、聚乙烯醇、纳米氧化锌、纳米氢氧化铝、纳米二氧化钛、石墨烯、阻燃剂、过氧化甲乙酮、增强纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度450r/min，搅拌时间45分钟，再加入酚醛树脂、环氧树脂、加工助剂继续搅拌2小时，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为：一区150-160℃ ；二区160-170℃ ；三区170-180℃，螺杆转速为90r/min，挤出造粒即得电线电缆用电磁屏蔽材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种电线电缆用电磁屏蔽材料采用 酚醛树脂、环氧树脂作为主要成分，辅助添加聚乙烯醇，使得制备的电磁屏蔽材料的摩擦系数较低、承载能力增大，增强了材料的耐磨性和力学强度。
（2）本发明的一种电线电缆用电磁屏蔽材料添加了由增塑剂、抗氧剂、流平剂、抗静电剂组成的加工助剂能够有效增加地板耐磨耐老化性能以及机械强度和表面光滑平整度，抗静电剂能使制备的电磁屏蔽材料不容易产生静电，避免了灰尘的集聚。
（3）本发明的一种电线电缆用电磁屏蔽材料添加了石墨烯成分成分，有效提高材料的耐热耐老化性能，以及增强其耐腐蚀性能。
（4）本发明的一种电线电缆用电磁屏蔽材料添加的纳米材料，主要包括纳米二氧化钛、纳米氢氧化铝可以有效提高屏蔽材料的电磁防护性能，且提高其耐磨性以及断裂伸长率，此外二氧化钛还能够提高材料的防紫外线老化功能；纳米氢氧化铝配合添加的阻燃剂，使得制备的屏蔽材料具有较好的阻燃性能。
（5）本发明的一种电线电缆用电磁屏蔽材料添加了电磁屏蔽助剂，主要为镀铝空心玻璃微珠、短切镀镍不锈钢纤维、碳纤维粉，该电磁屏蔽助剂能够有效增加材料对电磁波的屏蔽性能。
（6）本发明的一种电线电缆用电磁屏蔽材料具有良好的电磁防护性能，其耐磨性好、力学性能优异、抗干扰能力强、阻燃性能较好，能够有效保护电线电缆不受电磁干扰导致的信号紊乱现象；同时其制备方法成本较低、原料易得、且工艺鲜明，具有良好的应用前景较高的实用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种电线电缆用电磁屏蔽材料，包括以下重量份的原料：
酚醛树脂10份、环氧树脂15份、多壁碳纳米管1份、聚乙烯醇10份、纳米氧化锌5份、纳米氢氧化铝4份、过氧化甲乙酮5份、纳米二氧化钛4份、石墨烯15份、电磁屏蔽添加物15份、增强纤维10份、加工助剂8份、偶联剂4份、阻燃剂8份。
本实施例中的电磁屏蔽助剂为镀铝空心玻璃微珠、短切镀镍不锈钢纤维、碳纤维粉按照重量比3:1:1组成的混合物。
本实施例中的加强纤维为玻璃纤维、氮化硼纤维按照重量比4:1组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1: 2:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例中的偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸脂偶联剂。
本实施例中的阻燃剂为氢氧化镁、2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦按照重量比4:5组成的混合物。
本实施例的一种电线电缆用电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将电磁屏蔽添加物、偶联剂、多壁碳纳米管在40℃下加入高速搅拌机中，搅拌转速200r/min，搅拌时间为30分钟得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、聚乙烯醇、纳米氧化锌、纳米氢氧化铝、纳米二氧化钛、石墨烯、阻燃剂、过氧化甲乙酮、增强纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度400r/min，搅拌时间40分钟，再加入酚醛树脂、环氧树脂、加工助剂继续搅拌1小时，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区150-160℃ ；二区160-170℃ ；三区170-180℃，螺杆转速为80r/min，挤出造粒即得电线电缆用电磁屏蔽材料。
实施例2.
本实施例的一种电线电缆用电磁屏蔽材料，包括以下重量份的原料：
酚醛树脂20份、环氧树脂25份、多壁碳纳米管3份、聚乙烯醇12份、纳米氧化锌10份、纳米氢氧化铝8份、过氧化甲乙酮7份、纳米二氧化钛8份、石墨烯25份、电磁屏蔽添加物25份、增强纤维16份、加工助剂14份、偶联剂8份、阻燃剂10份。
本实施例中的电磁屏蔽助剂为镀铝空心玻璃微珠、短切镀镍不锈钢纤维、碳纤维粉按照重量比3:1:1组成的混合物。
本实施例中的加强纤维为玻璃纤维、氮化硼纤维按照重量比4:1组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1: 2:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为酚类抗氧剂，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例中的偶联剂为焦磷酸钛酸脂偶联剂。
本实施例中的阻燃剂为氢氧化镁、2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦按照重量比4:5组成的混合物。
本实施例的一种电线电缆用电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将电磁屏蔽添加物、偶联剂、多壁碳纳米管在50℃下加入高速搅拌机中，搅拌转速300r/min，搅拌时间为40分钟得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、聚乙烯醇、纳米氧化锌、纳米氢氧化铝、纳米二氧化钛、石墨烯、阻燃剂、过氧化甲乙酮、增强纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度500r/min，搅拌时间50分钟，再加入酚醛树脂、环氧树脂、加工助剂继续搅拌3小时，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区150-160℃ ；二区160-170℃ ；三区170-180℃，螺杆转速为100r/min，挤出造粒即得电线电缆用电磁屏蔽材料。
实施例3.
本实施例的一种电线电缆用电磁屏蔽材料，包括以下重量份的原料：
酚醛树脂15份、环氧树脂20份、多壁碳纳米管2份、聚乙烯醇11份、纳米氧化锌7份、纳米氢氧化铝6份、过氧化甲乙酮6份、纳米二氧化钛6份、石墨烯20份、电磁屏蔽添加物20份、增强纤维13份、加工助剂11份、偶联剂6份、阻燃剂9份。
本实施例中的电磁屏蔽助剂为镀铝空心玻璃微珠、短切镀镍不锈钢纤维、碳纤维粉按照重量比3:1:1组成的混合物。
本实施例中的加强纤维为玻璃纤维、氮化硼纤维按照重量比4:1组成的混合物。
本实施例中的加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1: 2:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例中的偶联剂为配位型亚磷酸钛酸脂偶联剂。
本实施例中的阻燃剂为氢氧化镁、2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦按照重量比4:5组成的混合物。
本实施例的一种电线电缆用电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将电磁屏蔽添加物、偶联剂、多壁碳纳米管在40-50℃下加入高速搅拌机中，搅拌转速250r/min，搅拌时间为35分钟得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、聚乙烯醇、纳米氧化锌、纳米氢氧化铝、纳米二氧化钛、石墨烯、阻燃剂、过氧化甲乙酮、增强纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度450r/min，搅拌时间45分钟，再加入酚醛树脂、环氧树脂、加工助剂继续搅拌2小时，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为：一区150-160℃ ；二区160-170℃ ；三区170-180℃，螺杆转速为90r/min，挤出造粒即得电线电缆用电磁屏蔽材料。
应用以上各实施例中电磁屏蔽材料材料制作的电线电缆的性能测试结果如下：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
拉伸强度（MPa) 155 152 154 120
断裂伸长率（%） 10.2 10.5 10.1 8
弯曲强度(MPa) 167 159 162 120
电磁屏蔽/dB 64 61 63 50
本发明的一种电线电缆用电磁屏蔽材料具有良好的电磁防护性能，其耐磨性好、力学性能优异、抗干扰能力强、阻燃性能较好，能够有效保护电线电缆不受电磁干扰导致的信号紊乱现象；同时其制备方法成本较低、原料易得、且工艺鲜明，具有良好的应用前景较高的实用价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种电线电缆用电磁屏蔽材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
酚醛树脂10-20份、环氧树脂15-25份、多壁碳纳米管1-3份、聚乙烯醇10-12份、纳米氧化锌5-10份、纳米氢氧化铝4-8份、过氧化甲乙酮5-7份、纳米二氧化钛4-8份、石墨烯15-25份、电磁屏蔽添加物15-25份、增强纤维10-16份、加工助剂8-14份、偶联剂4-8份、阻燃剂8-10份。
2.根据权利要求1所述的一种电线电缆用电磁屏蔽材料，其特征在于，所述电线电缆用电磁屏蔽材料包括以下重量份的原料：
酚醛树脂15份、环氧树脂20份、多壁碳纳米管2份、聚乙烯醇11份、纳米氧化锌7份、纳米氢氧化铝6份、过氧化甲乙酮6份、纳米二氧化钛6份、石墨烯20份、电磁屏蔽添加物20份、增强纤维13份、加工助剂11份、偶联剂6份、阻燃剂9份。
3.根据权利要求1或2所述的一种电线电缆用电磁屏蔽材料，其特征在于，所述电磁屏蔽助剂为镀铝空心玻璃微珠、短切镀镍不锈钢纤维、碳纤维粉按照重量比3:1:1组成的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的一种电线电缆用电磁屏蔽材料，其特征在于，所述加强纤维为玻璃纤维、氮化硼纤维按照重量比4:1组成的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的一种电线电缆用电磁屏蔽材料，其特征在于，所述加工助剂为增塑剂、抗氧剂、抗静电剂按照重量比2:1: 2:1组成的混合物，所述增塑剂为非邻苯二甲酯类增塑剂，所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或几种，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
6.根据权利要求1或2所述的一种电线电缆用电磁屏蔽材料，其特征在于，所述偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸脂偶联剂、焦磷酸钛酸脂偶联剂、配位型亚磷酸钛酸脂偶联剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的一种电线电缆用电磁屏蔽材料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化镁、2，5-二氨基己二酸四亚甲基膦按照重量比4:5组成的混合物。
8.一种制备如权利要求1或2所述的电线电缆用电磁屏蔽材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将电磁屏蔽添加物、偶联剂、多壁碳纳米管在40-50℃下加入高速搅拌机中，搅拌转速200-300r/min，搅拌时间为30-40分钟得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、聚乙烯醇、纳米氧化锌、纳米氢氧化铝、纳米二氧化钛、石墨烯、阻燃剂、过氧化甲乙酮、增强纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度400-500r/min，搅拌时间40-50分钟，再加入酚醛树脂、环氧树脂、加工助剂继续搅拌1-3小时，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为一区150-160℃ 、二区160-170℃、三区170-180℃，螺杆转速为80-100r/min，挤出造粒即得电线电缆用电磁屏蔽材料。
9.根据权利要求8所述的一种电线电缆用电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤为：
步骤一，按要求称量各组份原料；
步骤二，将电磁屏蔽添加物、偶联剂、多壁碳纳米管在40-50℃下加入高速搅拌机中，搅拌转速250r/min，搅拌时间为35分钟得到混合物A；
步骤三，将步骤二制得的混合物A、聚乙烯醇、纳米氧化锌、纳米氢氧化铝、纳米二氧化钛、石墨烯、阻燃剂、过氧化甲乙酮、增强纤维加入高速混合机中，充分搅拌以使所有材料混合均匀，搅拌速度450r/min，搅拌时间45分钟，再加入酚醛树脂、环氧树脂、加工助剂继续搅拌2小时，得到混合物B；
步骤四，将步骤三制得的混合物B，加入双螺杆挤出机中，控制各段挤出温度为：一区150-160℃ 、二区160-170℃ 、三区170-180℃，螺杆转速为90r/min，挤出造粒即得电线电缆用电磁屏蔽材料。
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