CN107880488A - 一种抗电磁复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗电磁复合材料，包括以下重量份数的组分：基体200～600份，玄武岩纤维20～150份，碳纤维10～80份，吸收型铁硅铝15～90份，改性钕铁硼10～50份，分散剂5～30份，抗氧化剂8～20份，增塑剂6～15份，偶联剂5～25份，色母3～10份。本发明的抗电磁复合材料通过复合使用玄武岩纤维和吸收型铁硅铝、改性钕铁硼对基体进行改性，并且与偶联剂、分散剂、增塑剂、抗氧化剂发生协同反应，形成能抗磁性、抗静电的耐腐蚀抗电磁复合材料。因此，本发明的抗电磁复合材料由具有优良的屏蔽效果好、使用范围广、吸收频带宽的优点，应用于磁悬浮车体、办公设备的外壳、家电的外壳、汽车的外壳、ATM机的外壳等等，并且还能保持优良的抗磁性抗静电性能。

Description

一种抗电磁复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种抗电磁复合材料及其制备方法。
背景技术
随着电子信息工业的迅速发展，各种电子电器设备已经遍及人们的生活和工作的领域，这些设备给人们生活带来便利的同时，也产生了一些新的社会公害，即电磁辐射污染。电磁波强度测试表明，移动通讯设备对人体生殖、记忆功能有很大伤害。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。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。传统的电磁屏蔽材料如金属及其复合物由于其密度大、频率调节困难、韧性以及抗腐蚀性差等已经很难适应现实的需要。
电磁屏蔽是抑制电磁干扰的主要技术，屏蔽材料市场竞争日趋激烈，传统屏蔽材料存在使用范围窄、密度大、加工性差、易受环境腐蚀等问题，不能满足当前需求，而屏蔽复合材料作为一种新型屏蔽材料，日益受到研究者们的高度重视。用于电磁屏蔽的电磁屏蔽材料的性能参数是决定电磁屏蔽效果的关键。所以对传统电磁屏蔽材料进一步改进，来完善使用性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种屏蔽效果好、使用范围广、吸收频带宽的抗电磁复合材料，以及该复合材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
一种抗电磁复合材料，包括以下重量份数的组分：基体200～600份，玄武岩纤维20～150份，碳纤维10～80份，吸收型铁硅铝15～90份，改性钕铁硼10～50份，分散剂5～30份，抗氧化剂8～20份，增塑剂6～15份，偶联剂5～25份，色母3～10份。
更有选地，所述抗电磁复合材料还包括20～40份的二氧化钛；
一种抗电磁复合材料，包括以下重量份数的组分：基体450份，玄武岩纤维65份，碳纤维20份，吸收型铁硅铝40份，改性钕铁硼30份，分散剂20份，抗氧化剂15份，增塑剂12份，偶联剂18份，色母6份，二氧化钛25份。
进一步地，所述基体为环氧树脂、EVA、PP中任意一种。
以及，本发明提供一种抗电磁复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：按照上述抗磁性塑料复合材料配方分别称取各组分；
步骤2：将基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂作混料处理，挤出，得到混合物料；
步骤3：将上述混合物料与所述吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂作混料处理，熔融挤出，得到耐腐蚀抗电磁复合材料。
以及，一种抗电磁复合材料的应用方法，由上述的抗磁性塑料复合材料制备的磁悬浮列车车体。
进一步地，所述本发明的抗电磁复合材料由于具有上述优良性能，还可以应用于办公设备的外壳、家电的外壳、汽车的外壳、ATM机的外壳等等，并且还能保持优良的抗磁性抗静电性能。
与现有技术相比，本发明的创新之处在于：
本发明的抗电磁复合材料通过复合使用玄武岩纤维和吸收型铁硅铝、改性钕铁硼对基体进行改性，并且与偶联剂、分散剂、增塑剂、抗氧化剂发生协同反应，形成能抗磁性、抗静电的耐腐蚀抗电磁复合材料。
本发明的抗电磁复合材料将吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂分别混合熔融挤出即可，该制备方法工艺简单、成本低廉，适于工业化生产。
本发明的抗电磁复合材料由具有优良的屏蔽效果好、使用范围广、吸收频带宽的优点，应用于磁悬浮车体、办公设备的外壳、家电的外壳、汽车的外壳、ATM机的外壳以及手机的外壳等等，并且还能保持优良的抗磁性抗静电性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员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
本发明实施例提供了可以广泛应用各种设备、能抗磁性、抗静电的抗磁性复合材料，包括以下重量份数的组分：
基体200份，玄武岩纤维20份，碳纤维10份，吸收型铁硅铝15份，改性钕铁硼10份，分散剂5份，抗氧化剂8份，增塑剂6份，偶联剂5份，色母3份、二氧化钛25份。
具体地，基体优选是环氧树脂、EVA、PP中的一种，基体还可以是PP、PE、ABS、PC等高分子材料，这种链状分子构成的无定型高分子化合物、不溶于水、耐酸碱耐腐蚀、重量轻、耐机械冲击、成本低廉、容易形成各种形状。
上述改性钕铁硼为经过偶联剂表面处理的钕铁硼。钕铁硼是一种性价比高、具良好的机械特性的永磁材料，通过偶联剂进行表面处理，可增强其耐热性。所述偶联剂为有机络合物偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸类偶联剂中的至少一种。该硅烷偶联剂没有限制。通过偶联剂的作用，使基体及改性钕铁硼之间的结合力进一步增强，使得抗磁性塑料复合材料的力学性能大大改善。
上述抗氧剂没有限制，优选为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB、抗氧剂264中的至少一种。
相应地，本发明实施例提供了上述抗磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照上述抗磁性塑料复合材料配方分别称取各组分；
步骤2：将基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂作混料处理，挤出，得到混合物料；
步骤3：将上述混合物料与所述吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂作混料处理，熔融挤出，得到耐腐蚀抗电磁复合材料。
具体地，上述步骤1中，用电子称(精度为1.0％)按比例分别称取上述抗磁性塑料复合材料各组分，其配比如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
具体地，将步骤1称取的基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物与吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂置于双螺杆机中，经熔融挤出，得到混合物料；其中，所述熔融挤出的温度为110～170℃，压力为10～20Mpa，时间为1～2分钟。
进一步地，上述步骤3中，熔融挤出的工艺条件为：螺杆长径比为28～44，一区温度110～130℃，二区温度120～140℃，三区温度130～160℃，四区温度120～150℃，机头温度为135～170℃，料筒停留时间为1～2分钟，熔体压力10～20MPa；上述工艺条件优选为；螺杆长径比为40:1，一区温度120℃，二区温度130℃，三区温度140℃，四区温度130℃，机头温度为150℃，料筒停留时间为1.5分钟，熔体压力为15MPa。
相应地，本发明实施例提供了一种抗磁性复合材料由于具有上述优良性能，应用于磁悬浮列车车体、办公设备的外壳、家电的外壳、汽车的外壳、ATM机的外壳等等，并且还能保持优良的抗磁性抗静电性能。
实施例2
本发明实施例提供了可以广泛应用各种设备、能抗磁性、抗静电的抗磁性复合材料，包括以下重量份数的组分：
基体450份，玄武岩纤维65份，碳纤维20份，吸收型铁硅铝40份，改性钕铁硼30份，分散剂20份，抗氧化剂15份，增塑剂12份，偶联剂18份，色母6份，二氧化钛25份。
具体地，基体优选是PP，这种链状分子构成的无定型高分子化合物、不溶于水、耐酸碱耐腐蚀、重量轻、耐机械冲击、成本低廉、容易形成各种形状。
上述改性钕铁硼为经过偶联剂表面处理的钕铁硼。钕铁硼是一种性价比高、具良好的机械特性的永磁材料，通过偶联剂进行表面处理，可增强其耐热性。所述偶联剂为有机络合物偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸类偶联剂中的至少一种。该硅烷偶联剂没有限制。通过偶联剂的作用，使基体及改性钕铁硼之间的结合力进一步增强，使得抗磁性塑料复合材料的力学性能大大改善。
上述抗氧剂没有限制，优选为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB、抗氧剂264中的至少一种。
相应地，本发明实施例提供了上述抗磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照上述抗磁性塑料复合材料配方分别称取各组分；
步骤2：将基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂作混料处理，挤出，得到混合物料；
步骤3：将上述混合物料与所述吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂作混料处理，熔融挤出，得到耐腐蚀抗电磁复合材料。
具体地，上述步骤1中，用电子称(精度为1.0％)按比例分别称取上述抗磁性塑料复合材料各组分，其配比如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
具体地，将步骤1称取的基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物与吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂置于双螺杆机中，经熔融挤出，得到混合物料；其中，所述熔融挤出的温度为110℃，压力为10Mpa，时间为1分钟。
进一步地，上述步骤3中，熔融挤出的工艺条件为：螺杆长径比为28～44，一区温度110～130℃，二区温度120～140℃，三区温度130～160℃，四区温度120～150℃，机头温度为135～170℃，料筒停留时间为1～2分钟，熔体压力10～20MPa；上述工艺条件优选为；螺杆长径比为40:1，一区温度120℃，二区温度130℃，三区温度140℃，四区温度130℃，机头温度为150℃，料筒停留时间为1.5分钟，熔体压力为15MPa。
相应地，本发明实施例提供了一种抗磁性复合材料由于具有上述优良性能，应用于磁悬浮列车车体、办公设备的外壳、家电的外壳、汽车的外壳、ATM机的外壳等等，并且还能保持优良的抗磁性抗静电性能。
实施例3
本发明实施例提供了可以广泛应用各种设备、能抗磁性、抗静电的抗磁性复合材料，包括以下重量份数的组分：
基体600份，玄武岩纤维150份，碳纤维80份，吸收型铁硅铝90份，改性钕铁硼50份，分散剂30份，抗氧化剂20份，增塑剂15份，偶联剂25份，色母10份、二氧化钛30。
具体地，基体优选是环氧树脂、EVA、PP中的一种，基体还可以是PP、PE、ABS、PC等高分子材料，这种链状分子构成的无定型高分子化合物、不溶于水、耐酸碱耐腐蚀、重量轻、耐机械冲击、成本低廉、容易形成各种形状。
上述改性钕铁硼为经过偶联剂表面处理的钕铁硼。钕铁硼是一种性价比高、具良好的机械特性的永磁材料，通过偶联剂进行表面处理，可增强其耐热性。所述偶联剂为有机络合物偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸类偶联剂中的至少一种。该硅烷偶联剂没有限制。通过偶联剂的作用，使基体及改性钕铁硼之间的结合力进一步增强，使得抗磁性塑料复合材料的力学性能大大改善。
上述抗氧剂没有限制，优选为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB、抗氧剂264中的至少一种。
相应地，本发明实施例提供了上述抗磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照上述抗磁性塑料复合材料配方分别称取各组分；
步骤2：将基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂作混料处理，挤出，得到混合物料；
步骤3：将上述混合物料与所述吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂作混料处理，熔融挤出，得到耐腐蚀抗电磁复合材料。
具体地，上述步骤1中，用电子称(精度为1.0％)按比例分别称取上述抗磁性塑料复合材料各组分，其配比如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
具体地，将步骤1称取的基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物与吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂置于双螺杆机中，经熔融挤出，得到混合物料；其中，所述熔融挤出的温度为170℃，压力为20Mpa，时间为2分钟。
进一步地，上述步骤3中，熔融挤出的工艺条件为：螺杆长径比为44，一区温度130℃，二区温度140℃，三区温度160℃，四区温度150℃，机头温度为170℃，料筒停留时间为2分钟，熔体压力20MPa；上述工艺条件优选为；螺杆长径比为40:1，一区温度120℃，二区温度130℃，三区温度140℃，四区温度130℃，机头温度为150℃，料筒停留时间为1.5分钟，熔体压力为15MPa。
相应地，本发明实施例提供了一种抗磁性复合材料由于具有上述优良性能，应用于磁悬浮列车车体、办公设备的外壳、家电的外壳、汽车的外壳、ATM机的外壳等等，并且还能保持优良的抗磁性抗静电性能。
实施例4
本发明实施例提供了可以广泛应用各种设备、能抗磁性、抗静电的抗磁性复合材料，包括以下重量份数的组分：
基体450份，玄武岩纤维80份，碳纤维45份，吸收型铁硅铝50份，改性钕铁硼40份，分散剂25份，抗氧化剂15份，增塑剂12份，偶联剂22份，色母5份、二氧化钛份38份。
具体地，基体优选、PC材料，这种链状分子构成的无定型高分子化合物、不溶于水、耐酸碱耐腐蚀、重量轻、耐机械冲击、成本低廉、容易形成各种形状。
上述改性钕铁硼为经过偶联剂表面处理的钕铁硼。钕铁硼是一种性价比高、具良好的机械特性的永磁材料，通过偶联剂进行表面处理，可增强其耐热性。所述偶联剂为有机络合物偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸类偶联剂中的至少一种。该硅烷偶联剂没有限制。通过偶联剂的作用，使基体及改性钕铁硼之间的结合力进一步增强，使得抗磁性塑料复合材料的力学性能大大改善。
上述抗氧剂没有限制，优选为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB、抗氧剂264中的至少一种。
相应地，本发明实施例提供了上述抗磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照上述抗磁性塑料复合材料配方分别称取各组分；
步骤2：将基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂作混料处理，挤出，得到混合物料；
步骤3：将上述混合物料与所述吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂作混料处理，熔融挤出，得到耐腐蚀抗电磁复合材料。
具体地，上述步骤1中，用电子称(精度为1.0％)按比例分别称取上述抗磁性塑料复合材料各组分，其配比如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。
具体地，将步骤1称取的基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂加入高速混合机中混合均匀，然后将混合物与吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂置于双螺杆机中，经熔融挤出，得到混合物料；其中，所述熔融挤出的温度为150℃，压力为15Mpa，时间为2分钟。
进一步地，上述步骤3中，熔融挤出的工艺条件为：螺杆长径比为35，一区温度115℃，二区温度125℃，三区温度150℃，四区温度130℃，机头温度为160℃，料筒停留时间为2分钟，熔体压力15MPa；上述工艺条件优选为；螺杆长径比为40:1，一区温度120℃，二区温度130℃，三区温度140℃，四区温度130℃，机头温度为150℃，料筒停留时间为1.5分钟，熔体压力为15MPa。
相应地，本发明实施例提供了一种抗磁性复合材料由于具有上述优良性能，应用于磁悬浮列车车体、办公设备的外壳、家电的外壳、汽车的外壳、ATM机的外壳等等，并且还能保持优良的抗磁性抗静电性能。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种抗电磁复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：基体200～600份，玄武岩纤维20～150份，碳纤维10～80份，吸收型铁硅铝15～90份，改性钕铁硼10～50份，分散剂5～30份，抗氧化剂8～20份，增塑剂6～15份，偶联剂5～25份，色母3～10份。
2.根据权利要求1所述的抗电磁复合材料，其特征在于，所述抗电磁复合材料还包括20～40份的二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的抗电磁复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：基体450份，玄武岩纤维65份，碳纤维20份，吸收型铁硅铝40份，改性钕铁硼30份，分散剂20份，抗氧化剂15份，增塑剂12份，偶联剂18份，色母6份，二氧化钛25份。
4.根据权利要求1所述的抗电磁复合材料，其特征在于，所述基体为环氧树脂、EVA、PP中任意一种。
5.一种制备权利要求1-4中任意一项所述的抗电磁复合材料方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：分别称取权利要求1-4中任意一项所述抗电磁复合材料配方中的各组分；
步骤2：将基体、玄武岩纤维、碳纤维、分散剂、抗氧化剂、增塑剂、偶联剂作混料处理，挤出，得到混合物料；
步骤3：将上述混合物料与所述吸收型铁硅铝、改性钕铁硼、二氧化钛、抗氧化剂作混料处理，熔融挤出，得到耐腐蚀抗电磁复合材料。
6.一种抗电磁复合材料的应用，由权利要求1-4中任意一项所述的抗电磁复合材料用于制备磁悬浮列车车体。
7.一种抗电磁复合材料的应用，由权利要求1-4中任意一项所述的抗电磁复合材料用于制备办公设备的外壳、家电的外壳、汽车的外壳、ATM机的外壳以及手机的外壳。
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