CN108342077A

CN108342077A - 一种三相双逾渗电磁屏蔽材料及其制备方法

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Publication number: CN108342077A
Application number: CN201810236859.0A
Authority: CN
Inventors: 廖益均; 吴晓莉
Original assignee: Chengdu Technological University CDTU
Current assignee: Chengdu Technological University CDTU; Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2038-03-21
Also published as: CN108342077B

Abstract

本发明公开了一种电磁屏蔽材料，它包括以下重量份数比例成分制成：ABS 30～50份、PA66 40～70份、镀银碳纤维7～20份、增塑剂0.5～1份、增溶剂2～4份、抗氧剂0.5～1份；其中，镀银碳纤维是将碳纤维采用无极镀银方式表面镀上厚度1～500nm银层的碳纤维。本发明电磁屏蔽材料突破传统的熔融共混工艺，设计制备双逾渗结构的工艺参数、加工顺序、挤出工艺，极大地降低CF的逾渗阀值。此方法生产效率高，操作简单，且能极大地降低材料成本，利于大批量工业化生产。

Description

一种三相双逾渗电磁屏蔽材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽材料，特别是一种三相双逾渗电磁屏蔽材料，属于电子封装材料技术领域。

背景技术

以封装材料与工艺为核心的封装技术辐射到航天、通讯、汽车、电子等各个领域。预计在未来数十年里，电子封装材料行业将会持续保持高速发展，市场对于新型电子封装材料的需求将会越来越强烈。因此，电子封装复合材料的性能要求也会越来越高，必须具有突出的性能才能够满足极端的应用环境要求。

随着现代科技发展，电子电气产品越来越倾向于微小化，高集成度以及高频率高功率运行，散热、电磁屏蔽效果已经成为影响电子设备稳定性和使用寿命的重要因素。由于散热不佳、静电干扰、电磁辐射等问题，造成航空航天和医疗等领域信息机密泄露、电子设备失灵，严重时造成重大生命财产损失。

目前，国内高端电子封装核心材料研发仍处于弱势，基本依赖进口，大多局限于散热环节的研究阶段；且填料过高造成机械性能降低、加工成形困难、生产成本过高；应用于电子电气散热系统的纤维增强封装材料基体多以热固性材料，如环氧树脂、聚氨酯等，其回收处理困难，对环境造成很大污染。鉴于以上问题，电子电路封装复合材料除了具备良好的机械性能、加工性能外，还需要兼具高导热性、防静电及电磁屏蔽的效果。

另外，有研究报道导电性的提高有利于防静电干扰、电磁屏蔽性能的改善，因此研究开发具备高导热、一定导电性的可用于微电子集成电路的环境友好的聚合物基封装复合材料刻不容缓。

电子封装材料主要以塑料封装材料为主，具有低成本、易加工、性能较好的优势，市场对于塑料封装料的认可度极高，普遍认为塑料封装是未来封装技术的主要趋势所在，因而大量的学者对塑封料进行研究改进。目前集成电路封装主要问题是散热方面的，有报道的研究成果也是以改善导热性能作为研究导向的。但是随着集成电路的集成度快速增长，电磁屏蔽性能必将成为限制集成电路封装性能的主要端板，如何研究一种能够满足复合性能要求的复合封装材料必将成本封装材料研究的重要趋势导向。

另外，现有研究报道具有高导热性能的复合封装材料大多需要添加极高比例的添加料，导致复合材料机械性能严重劣化，且填料成本过高，不利于大批量工业化生产。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中电子封装材料难以达到防护性能要求，而且性能较为单一，应用添加剂以后机械性能劣化严重的不足，提供一种新型封装复合材料及其制备方法。

本发明复合封装材料具有良好的导热性、导电性和电磁屏蔽性能，同时复合材料的机械性能没有明显劣化，可以保持现有封装材料一致的良好机械稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种技术方案：

一种电磁屏蔽材料，它包括以下重量份数比例的成分制成：

ABS 30～50份、PA66 40～70份、镀银碳纤维(APCF)7～20份、增塑剂0.5～1份、增溶剂1～4份、抗氧剂0.5～1份。

其中，镀银碳纤维是将碳纤维(CF)采用无极镀银方式表面镀上厚度1～500nm银层的碳纤维。

本发明电磁屏蔽材料是具有双逾渗结构的复合材料，其以ABS和PA66为两个基础相，导电性能优良的镀银碳纤维先分布在ABS中形成导电网络复合结构，然后ABS再和PA66形成交叉互渗透的复合材料，利用两者的熔点温度差异，使得APCF集中分布在ABS中形成逾渗结构，特别是在两相界面上形成连续网状结构，突破性的在降低APCF用量同时达到突出的导电、导热性能改善提升，最终具有良好的电磁屏蔽性能。

其中，选用的镀银碳纤维APCF经过表面镀银处理，接触电阻极低，分布在ABS中的镀银碳纤维相互接触面积极小的情况下即可实现导通，更有利于低填充量的APCF相互作用形成连续网状结构。复合材料以热塑性树脂ABS作为第一相基体，PA66作为第二相基体，第一相软化温度低于第二相的软化点，在第一相软化前加入填料进行混合。由于软化温度低于第二相软化点，因此第二相在混合和熔融过程中不变形，填料APCF不会分布在第二相基体中，而是只分布在第一相基体中，控制第二相基体的加入量可以保证第一相基体在整个复合材料中连续，从而得到双逾渗结构的复合材料。选用ABS和PA66相互配合实现双逾渗结构是发明的关键点之一，当两种成分相互配合精密的时候，才实现优秀的双逾渗结构。

低填充量的APCF在双逾渗主体结构的ABS相及界面上形成连续网状结构，使得复合材料兼具高导热、高导电及优良电磁屏蔽性能，并且复合材料保持优秀的固有性质特点，作为热塑性封装塑料应用潜力巨大。由于第一相ABS和第二相PA66成型以后结构致密性好，双逾渗结构稳定，具有良好的耐高温性能，可以长期工作在高温环境下，对于发热量较大的集成电路封装更为有利，能够很好的保持结构稳定性，配合高导热优势，可以确保集成电路大负荷运行不发生热故障。

另外，本发明复合材料中镀银碳纤维APCF和ABS、PA66的相互配合比例适宜，使得材料在混合以后逾渗结构传导性能突出，并且复合材料的其他理化性能表现也有所提高。第一相ABS和第二相PA66相互协同促进作用下，最终得到的复合材料的综合理化性能表现还能够有所改善增强。

进一步，重量份数比例为：ABS 35～45份、PA66 45～60份、镀银碳纤维(APCF)8～18份、增塑剂0.5～1份、增溶剂2～4份、抗氧剂0.5～1份。

本发明电磁屏蔽材料中APCF在第一相ABS中分布，然后将APCF/ABS母料和PA66复合，得到双逾渗结构的复合材料。APCF在复合材料中构建网状连续相，实现大幅度提升导电、导热效果。根据实验研究，上述调整控制APCF、ABS、PA66的比例关系，更有利于双逾渗结构的形成及稳定。通过优化三者的用量比例，实现双逾渗结构的优良物理强度特性以及电磁屏蔽特性。

如果镀银碳纤维用量过少不能达到逾渗阈值，导电、导热性能不佳，如果镀银碳纤维用量过大，APCF、ABS、PA66整体内聚力不足，界面结合作用不佳，会导致机械强度大幅度劣化，并且大量使用镀银碳纤维材料工艺复杂，成本过高。

优选地，重量份数比例为：ABS 38～42份、PA66 48～55份、镀银碳纤维(APCF)9～15份、增塑剂0.5～1份、增溶剂2～4份、抗氧剂0.5～1份。

优选地，镀银碳纤维(APCF)的用量份数为10、11、12、13或14份。

本发明关键点在于控制三种成分的用量比例，实现双逾渗的时候，尽可能的保持复合材料内凝聚力足够强，使得复合材料的导热、导电、电磁屏蔽性能以及机械性能得以全面均衡发展。

进一步，所述增塑剂是聚乙烯石蜡、氯化石蜡、邻苯二甲酸酯类增塑剂(如DEHP、DOP、DNOP、BBP等)。优选地，所述增塑剂是聚乙烯石蜡或氯化石蜡，聚乙烯石蜡或氯化石蜡混合在本发明的电磁屏蔽材料中能够很好的调和其他多种组分，改善复合材料逾渗结构韧性，提高封装材料整体品质，并能够增强电磁屏蔽性能。

进一步，所述增溶剂是苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)。以增溶剂促进APCF在ABS中的分散性能，使得APCF在ABS中能够更好的均匀分散开来，避免APCF过于集中，减少APCF用量的同时提高复合材料的性能表现。苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)能够起到促进两相相容性作用，并有利于双逾渗结构相互穿透交叉，同时促进APCF在界面上形成连续网状结构，使得较小的APCF添加用量实现高效率的导热、导电、电磁屏蔽作用。

进一步，所述抗氧剂是抗氧剂1024、抗氧剂264、抗氧剂565、抗氧剂168和抗氧剂1010中的一种或几种。优选地，所述抗氧剂是ZM-1010。商品名：抗氧剂1010，化学名：四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯，抗氧化性能突出，能够耐受高温环境，符合本发明复合材料的性能设计要求。

进一步，所述镀银碳纤维(APCF)采用无极镀银方式制成。无极镀银能够直接在碳纤维表面形成均匀的银层，具有镀银用量少，效率高，品质好的特点，有利于增强碳纤维接触导通性能。另外，无极镀银无需使用有毒有害电镀液，有利于环境保护。经过无极镀银的APCF碳纤维材料表面电阻低，微量逾渗分散的填料既可以实现连续网状连片传导效果，降低填料用量的同时提高复合材料的导热率和导电率。

本发明同时还提供一种制备上述复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)准备镀银碳纤维：在碳纤维表面镀制一层厚度1～500nm的银层，得到镀银碳纤维(APCF)。

(2)APCF和ABS复合：以ABS为基体，以APCF为填料，加入增塑剂、增溶剂和抗氧剂，通过熔体共混法制备了中间复合材料。

(3)APCF/ABS/PA66复合材料：利用PA66对步骤2制备的中间复合材料稀释，双螺旋挤出得到双逾渗APCF/ABS/PA66复合材料。

进一步，步骤(1)准备镀银碳纤维具体过程如下：

101、表面清洁处理：将碳纤维清洗干净，用NaOH溶液活化处理，过滤，洗涤，干燥。

102、表面敏化：用SnCl₂和HCl混合溶液中室温浸泡，使碳纤维表面敏化，过滤，冲洗干净。

103、吸附Pd原子：将碳纤维投入含有PdCl₂、H₃BO和HCl的混合溶液，在碳纤维表面吸附Pd原子，过滤，洗涤。

104、表面镀银：将碳纤维投入银氨溶液中，加入甲醛，搅拌反应，反应结束后，过滤，洗涤，得到镀银碳纤维。

先将碳纤维进行适宜的清洁、敏化、活化处理，最后进行表面镀银，使得表面能极低的碳纤维能够有效的结合上镀银层，从而改善碳纤维表面的传导性能，提高碳纤维作为填充料在双逾渗复合材料中的网络连片连通性能。如此活化处理使得碳纤维表现镀银的时候覆盖率高，镀银效果好，镀银层的分布均匀，能够以最少的镀银原料用量实现最佳的镀银效果。

进一步，所述镀银碳纤维(APCF)表面银覆盖率在95％以上。采用无极镀银法制备镀银碳纤维(APCF)，以提高碳纤维(Carbon Firber，CF)的电子迁移率和热导率，最终达到高导热、防静电及电磁屏蔽的效果。

优选地，步骤102中，所述室温是指10～30℃的温度范围。最好是15～25℃的温度范围内进行浸泡处理了。在较为温和溶液环境中进行镀银处理，可以使得镀银以后的银层均匀，充分结合在材料表面实现良好的传导性能。

为了更好的确保镀银碳纤维品质，本发明提供以下无极镀银方法制备镀银碳纤维，具体包括清除碳纤维表面杂质、表面粗糙化、吸附结合Pd、沉积镀银等工序。

具体而言，所述镀银碳纤维(APCF)制备方法如下：

在步骤101中，

首先，清除CF表面涂覆的浆料及吸附的杂质：将CF置于马弗炉中在260～350℃焙烧，优选300℃焙烧，焙烧持续10～20min去除表面有机杂质；然后，超声10～40min去除附着物，真空干燥。

然后，进行CF表面处理：将干燥后的CF置于NaOH溶液中超声分散，使CF表面粗糙化；优选地，超声分散0.2～2h，使CF表面充分粗糙化。过滤，清洗，干燥。

在步骤102中，表面充分粗糙化的CF转移到SnCl₂和HCl的混合溶液中，室温浸泡0.5～3h，优选浸泡1～2h，使CF表面敏化，溶液中生成的Sn₂(OH)₃Cl吸附在CF表面，抽滤、洗涤。优选地，所述室温是指10～30℃的温度。

在步骤103中，使用混合溶液PdCl₂，H₃BO和HCl混合溶液对其进行活化处理，发生氧化还原反应。经敏化、活化处理后，Pd²⁺被Sn²⁺还原成金属Pd原子，吸附在CF表面，成为化学镀Ag时的催化活性中心，使Ag易于在CF表面形成均匀、连续、致密的镀层，而不易在容器壁上沉积附着。

在步骤104中，将AgNO₃溶解于去离子水溶液中，滴加氨水配制银氨溶液。将经过表面处理的CF分散在配制好的银氨溶液中，缓慢滴加HCHO溶液并保持搅拌，室温反应30min之后将CF抽滤、洗涤、干燥，最终得到APCF，其反应过程如下。

AgNO₃+NH₃·H₂O→AgOH↓+NH₄NO₃

2AgOH→AgO↓+H₂O

AgOH+2NH₃H₂O→Ag(NH₃)₂OH+2H₂O

银氨反应：

HCHO+4[Ag(NH₃)₂OH]→4Ag↓+6NH₃↑+(NH₄)₂CO₃+2H₂O

本发明提供的新技术方案主要能够实现以下技术效果：

1.本发明电磁屏蔽材料采用APCF、ABS和PA66三相共同组成双逾渗结构，利用镀银碳纤维在ABS中形成逾渗结构，实现连续网络结构，实现导热、导电和电磁屏蔽效果的基础。然后，以APCF/ABS逾渗材料和PA66形成两相的二次逾渗结构，达到复合材料综合性能突出改善的目的。

2.本发明复合材料熔融共混工艺突破传统复合材料的表现，实现三组分原料双逾渗结构，极大地降低CF逾渗阀值，以低比例填料应用实现高品质的双逾渗结构，满足电子封装材料的各方面性能要求。

3.本发明提供复合材料制备方法，此方法工艺参数、加工顺序、挤出工艺经过优化调整，生产效率高，操作简单，生产成本更低，可以大批量规模化推广生产。

附图说明：

图1是镀银碳纤维X射线衍射图谱。

图2是ABS基碳纤维复合材料的热导率。

具体实施方式

当采用两相共混物替代单一相机体时，通过控制复合材料加工工艺，可以使填料选择性分布在其中一相或者两相界面上，并且该分布相在整个复合材料中保持连续，从而填料在该相中发生逾渗行为，而填料分布相在整个复合材料中发生逾渗行为，这种现象被称为双逾渗现象。

CF：碳纤维。

APCF：镀银碳纤维。

ABS：又称为ABS工程塑料，是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。

PA66：尼龙66，聚己二酸己二胺。

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。以下实施例中为特别说明的物料百分比例为重量百分比例。

<实施例1>

镀银碳纤维(APCF)制备

将CF置于马弗炉中在320℃焙烧12min去除表面有机杂质，超声清洗30min，减压干燥10min，清除CF表面涂覆的浆料及吸附的杂质等弱界面层。然后，将CF投入NaOH溶液中超声分散1h使CF表面粗糙化，过滤，清水冲洗除去残留NAOH溶液。随后将此碳纤维在SnCl₂和HCl的混合溶液中室温浸泡1h，使CF表面敏化。溶液中生成的Sn₂(OH)₃Cl吸附在CF表面，抽滤、洗涤。再然后，使用PdCl₂，H₃BO和HCl混合溶液对碳纤维进行活化处理，发生氧化还原反应，在碳纤维表面结合上金属Pd。经敏化、活化处理后，Pd²⁺被Sn²⁺还原成金属Pd原子，吸附在CF表面，成为化学镀Ag时的催化活性中心，使Ag易于在CF表面形成均匀、连续、致密的镀层，而不易在容器壁上沉积附着。最后，将经过上述处理的碳纤维分散银氨溶液中，缓慢滴加甲醛，搅拌，室温反应30min，抽滤、洗涤、干燥，最终得到镀银碳纤维APCF。

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)等测试了碳纤维表面银层包裹情况、厚度、导热系数、电导率。其中，XRD测试结果如图1所示，表明经过无极镀银处理的CF材料表面结合上了一定量的纳米银层，XRD可以观测到银的特征峰。

镀银碳纤维(APCF)表面金属附着力良好，覆盖致密无镀层空缺，覆盖率98.01％，CF表面的银层(Ag)厚度约为430nm，且无银的氧化物。

<实施例2>

CF/ABS复合材料

采用熔体共混法，以ABS为基体，以CF为填料，添加0.5％聚乙烯石蜡、2％SMA、0.5％抗氧剂1010，熔融共混制成CF/ABS复合材料。CF的添加量为0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％(相对于基体ABS原料的重量比例)。

结果显示，CF较均匀地分散在ABS中，但分布方向较杂乱，没有明显的团聚体。结果如图2所示，ABS基碳纤维复合材料的热导率随着CF添加用量比例增加而显著增强。在CF填充量小于30wt％的情况下，该复合材料热扩散系数随填料CF填充量的增加而明显增大，但是没有发生明显的逾渗现象。当CF填充量为30wt％时，复合材料导热系数为3.6W/(m·K)，填料比例达到逾渗阈值以上，发生逾渗作用，复合材料是纯ABS基体热扩散系数的数倍。但此时CF填充量过高，复合材料机械性能受到影响，冲击强度30.6KJ/m²，拉伸强度27.3MPa，综合性能不佳，应用价值低。

<实施例3>

APCF/ABS复合材料

应用实施例1制备的APCF作为填料，ABS作为基体，添加0.5％聚乙烯石蜡、2％SMA、0.5％抗氧剂1010，熔融共混制成APCF/ABS复合材料。APCF的添加量为5％、10％、15％、20％(相对于ABS重量比例)。

当APCF填料用量达到10％以上的时候，达到逾渗阈值。测试材料性能结果如下：

表1

APCF比例	5％	10％	15％	20％
					冲击强度(KJ/m²)	32.4	39.6	39.9	34.1
拉伸强度(MPa)	27.6	28.2	25.5	22.7
					热导率W/(m·K)	1.9	3.8	4.1	4.3
电导率(S/cm)	2.3×10^-6	4.8×10^-4	5.1×10^-3	9.1×10^-3
					分贝(dB)^*	7	12	19	24
屏蔽效果	差	差	差	中

*分贝dB：电磁波辐射信号的衰减值，电磁屏蔽效能的评价指标。

表明APCF/ABS逾渗复合材料具有较好的热导率，同时机械强度较好，能够满足部分封装应用要求。

<实施例4>

双逾渗APCF/ABS/PA66复合材料

首先，应用实施例1制备的APCF作为填料(20wt％，相对于ABS)，ABS作为基体，添加0.5％聚乙烯石蜡、2wt％SMA、0.5wt％抗氧剂1010，熔融共混制成APCF/ABS复合料。然后，将APCF/ABS复合料作为填料，PA66作为母料(PA66和APCF/ABS复合料重量份比例为6：4)，进行稀释，双螺旋挤出机进行熔融挤出，制得双逾渗结构的APCF/ABS/PA66复合材料。

制备得到的双逾渗复合材料性能：热导率2.1W/(m·K)、冲击强度29.6KJ/m²、拉伸强度36.3MPa，电导率1.2×10^-3s/cm，电磁波辐射信号的衰减值dB21，电磁屏蔽效果：中。双逾渗复合材料中APCF的含量比例显著降低，但得益于双逾渗结构的促进作用，复合材料的热导率优于同等APCF含量的APCF/ABS逾渗复合材料，同时机械强度较好，应用潜力巨大。

<实施例5>

双逾渗APCF/ABS/PA66复合材料

首先，应用实施例1制备的APCF作为填料(25wt％，相对于ABS)，ABS作为基体，添加0.5％聚乙烯石蜡、2％SMA、0.5％抗氧剂1010，熔融共混制成APCF/ABS复合材料。然后，将APCF/ABS复合料作为填料，PA66作为母料(PA66和APCF/ABS复合料重量份比例为5：5)，进行稀释，双螺旋挤出机进行熔融挤出，制得双逾渗结构的APCF/ABS/PA66复合材料。

制备得到的双逾渗复合材料性能：热导率4.5W/(m·K)、冲击强度42.6KJ/m²、拉伸强度30.8MPa、电导率8.2×10^-4s/cm，电磁波辐射信号的衰减值dB18，电磁屏蔽效果：差。和实施例4制备的双逾渗复合材料相比，实施例5制备的复合材料同样具有突出的机械性能和热导率、电导率特性，能够满足多种应用情况的性能要求。

<实施例6>

双逾渗APCF/ABS/PA66复合材料

首先，应用实施例1制备的APCF作为填料(20wt％，相对于ABS)，ABS作为基体，添加0.5％聚乙烯石蜡、2％SMA、0.5％抗氧剂1010，熔融共混制成APCF/ABS复合材料。然后，将APCF/ABS复合料作为填料，PA66作为母料(PA66和APCF/ABS复合料重量份比例为3：7)，进行稀释，双螺旋挤出机进行熔融挤出，制得双逾渗结构的APCF/ABS/PA66复合材料。

制备得到的双逾渗复合材料性能：热导率4.9W/(m·K)、冲击强度41.9KJ/m²、拉伸强度35.5MPa、电导率9.6×10^-4s/cm，磁波辐射信号的衰减值dB19，屏蔽效果：差。

<实施例7>

双逾渗APCF/ABS/PA66复合材料

首先，应用实施例1制备的APCF作为填料(30wt％，相对于ABS)，ABS作为基体，添加0.5％聚乙烯石蜡、1％SMA、1％抗氧剂1010，熔融共混制成APCF/ABS复合材料。然后，将APCF/ABS复合料作为填料，PA66作为母料(PA66和APCF/ABS复合料重量份比例为4：6)，进行稀释，双螺旋挤出机进行熔融挤出，制得双逾渗结构的APCF/ABS/PA66复合材料。

制备得到的双逾渗复合材料性能：热导率4.9W/(m·K)、冲击强度36.1KJ/m²、拉伸强度32.7MPa、电导率9.7×10^-3s/cm，磁波辐射信号的衰减值dB28，屏蔽效果：良。

<实施例8>

双逾渗APCF/ABS/PA66复合材料

首先，应用实施例1制备的APCF作为填料(30wt％，相对于ABS)，ABS作为基体，添加0.8％聚乙烯石蜡、1％SMA、0.6％抗氧剂1010，熔融共混制成APCF/ABS复合材料。然后，将APCF/ABS复合料作为填料，PA66作为母料(PA66和APCF/ABS复合料重量份比例为3：7)，进行稀释，双螺旋挤出机进行熔融挤出，制得双逾渗结构的APCF/ABS/PA66复合材料。

制备得到的双逾渗复合材料性能：热导率5.1W/(m·K)、冲击强度35.2KJ/m²、拉伸强度33.4MPa、电导率1.7×10^-2，磁波辐射信号的衰减值dB41，屏蔽效果：优。

根据上述复合材料制备原料中ABS、PA66等用量比例关系可以确定，优选双逾渗复合材料中包括：ABS 30～45份、PA66 45～60份、镀银碳纤维8-15份。

更优选地，还包括增塑剂0.5～1份、增溶剂1～4份、抗氧剂0.5～1份。

<实施例9>

双逾渗APCF/ABS/PA66复合材料

首先，应用实施例1制备的APCF作为填料(24wt％，相对于ABS)，ABS作为基体，添加1％氯化石蜡、1％SMA、0.8％抗氧剂1024，熔融共混制成APCF/ABS复合材料。然后，将APCF/ABS复合料作为填料，PA66作为母料(PA66和APCF/ABS复合料重量份比例为1：1)，进行稀释，双螺旋挤出机进行熔融挤出，制得双逾渗结构的APCF/ABS/PA66复合材料。

<实施例10>

双逾渗APCF/ABS/PA66复合材料

首先，应用实施例1制备的APCF作为填料(20wt％，相对于ABS)，ABS作为基体，添加0.9％DEHP、1％SMA、0.6％抗氧剂264，熔融共混制成APCF/ABS复合材料。然后，将APCF/ABS复合料作为填料，PA66作为母料(PA66和APCF/ABS复合料重量份比例为1：1)，进行稀释，双螺旋挤出机进行熔融挤出，制得双逾渗结构的APCF/ABS/PA66复合材料。

<测试方法>

对实施例1-10制备的复合材料进行理化性能测试，包括冲击强度、溶体流动速率、热导率、电导率和屏蔽效能测试。测试方法如下：

(1)冲击强度

按照GB/T 1843-2008进行材料冲击强度测试。

(2)熔体流动速率

按照GB/T 3682-2000进行熔体流动速率测试

(3)热导率

热导率用导热系数表示，采用导热系数测试仪(样品厚度2mm，直径≤30mm)；每种样品测定3次，最终结果用平均值表示。

(4)体积电阻率和表面电阻率测试

依据GB/T1410-2006标准，使用高绝缘电阻仪测试体积电阻率和表面电阻率(样品厚度2mm，直径≤30mm)；每种样品测定3次，最终结果用平均值表示。

(5)电磁屏蔽效能测试(SE)

复合材料电磁屏蔽性能的分析使用Agilent Vector分析仪在8.2-12.4GHz(X波段)测试。分析仪发射电磁信号到样品上，散射信号被接受从而计算电磁屏蔽各性能指标(SE_total,SE_R和SE_A)。试样直径10mm，厚度为2.5mm。

电磁屏蔽效能是评价材料具备电磁屏蔽性能优劣的指标，定义为在没有屏蔽体存在时入射或发射的电磁波能量，与在同一点处经过屏蔽体屏蔽后，反射或透射的电磁波能量的比值，即电磁屏蔽材料对电磁波辐射信号的衰减值，通常使用单位为分贝(d B)，

SE＝20lg(E₀/E_S)

或者SH＝20lg(H₀/H_S)

式中：

E₀——电磁屏蔽之前的电场强度值；

E_S——电磁屏蔽之前的磁场强度值；

H₀——电磁屏蔽后的电场强度；

H_S——电磁屏蔽后的磁场强度值。

电磁屏蔽效能数值的大小反应了材料电磁屏蔽的效果，如表2所示。

表2电磁屏蔽效果

(6)复合材料截面表征(SEM)

将样品置于液氮中冷冻脆断，然后喷金，采用扫描电镜观察CF、EG在基体中的分散情况。

(7)热稳定性测试(TG/DSC)

采用热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)研究复合材料的热稳定性能，测试条件为氮气气氛，升温速率10℃/min。

<应用例>

碳纤维增强ABS复合封装材料应用

实施例6研制出了镀银碳纤维增强高导热环保封装材料，具体技术指标如下：实现纵向导热率4.9W/m·K，是纯ABS基体导热率的11倍；冲击强度41.9KJ/m²、拉伸强度35.5MPa、电导率9.6×10^-4s/cm，拉伸模量40GPa。将制备得到的复合材料应用于实际工程试验项目中。

与成都某公司合作生产出SOT23双极性晶体管封装和SIP系列集成电路封装等产品。基本满足固定、防腐蚀、散热的实际应用要求，并在我校无人机飞行控制系统应用技术研究四川省高校重点实验室试用成功。现该类产品初步投入市场，主要用于无人机主控芯片、陀螺仪、加速度计、传感器、电源管理芯片封装以及手机芯片封装等。

Claims

1.一种电磁屏蔽材料，其特征在于，它是包括以下重量份数比例的成分制成：

ABS 30～50份、PA66 40～70份、镀银碳纤维7～20份、增塑剂0.5～1份、增溶剂1～4份、抗氧剂0.5～1份；

其中，镀银碳纤维是将碳纤维采用无极镀银方式表面镀上厚度1～500nm银层的碳纤维。

2.如权利要求1所述电磁屏蔽材料，其特征在于，重量份数比例为：ABS 35～45份、PA6645～60份、镀银碳纤维8～18份、增塑剂0.5～1份、增溶剂2～4份、抗氧剂0.5～1份。

3.如权利要求2所述电磁屏蔽材料，其特征在于，重量份数比例为：ABS 38～42份、PA6648～55份、镀银碳纤维9～15份、增塑剂0.5～1份、增溶剂2～4份、抗氧剂0.5～1份。

4.如权利要求1所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述增塑剂是聚乙烯石蜡、氯化石蜡或邻苯二甲酸酯类增塑剂。

5.如权利要求1所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述增溶剂是苯乙烯-马来酸酐共聚物。

6.如权利要求1所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述抗氧剂是抗氧剂1024、抗氧剂264、抗氧剂565、抗氧剂168和抗氧剂1010中的一种或几种。

7.如权利要求1所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述抗氧剂是ZM-1010。

8.如权利要求1所述电磁屏蔽材料，其特征在于，所述镀银碳纤维采用无极镀银方式制成。

9.一种制备上述复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）准备镀银碳纤维：在碳纤维表面镀制一层厚度1～500nm的银层，得到镀银碳纤维；

（2）APCF和ABS复合：以ABS为基体，以APCF为填料，加入增塑剂、增溶剂和抗氧剂，通过熔体共混法制备了中间复合材料；

（3）APCF/ABS/PA66复合材料：利用PA66对步骤2制备的中间复合材料稀释，双螺旋挤出得到双逾渗APCF/ABS/PA66复合材料。

10.根据权利要求9所述制备复合材料的方法，其特征在于，步骤（1）准备镀银碳纤维过程如下：

101、表面清洁处理：将碳纤维清洗干净，用NaOH溶液活化处理，过滤，洗涤，干燥；

102、表面敏化：用SnCl₂和HCl混合溶液中室温浸泡，使碳纤维表面敏化，过滤，冲洗干净；

103、吸附Pd原子：将碳纤维投入含有PdCl₂、H₃BO和HCl的混合溶液，在碳纤维表面吸附Pd原子，过滤，洗涤；