CN109880279B - 一种abs电磁屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及ABS材料制备技术领域，具体公开了一种ABS电磁屏蔽材料及其制备方法。所述的ABS电磁屏蔽材料的制备方法包含如下步骤：(1)将碳纳米管和聚碳酸酯加入有机溶剂中，超声，待分散均匀以后置入容器中浇注成膜，在55～65℃下真空干燥1～2h，得PC/MWNT复合膜；(2)将PC/MWNT复合膜置于含有镍盐的电镀液中进行电镀，得PC/MWNT/Ni复合膜；(3)取PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物在180～220℃下熔融共混，通过挤出装置挤出即得ABS/PC电磁屏蔽材料。实施例试验证明由该方法制备得到的ABS电磁屏蔽材料具有优异的力学性能、导电性能以及电磁屏蔽效能。
Description
技术领域
本发明涉及ABS材料制备技术领域，具体涉及一种ABS电磁屏蔽材料及其制备方法。
背景技术
ABS即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其是指含有丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，其具有耐热、耐腐蚀、高韧性等优点，被广泛应用在机械、电气、通信设备、汽车、飞机、轮船等领域。
当ABS塑料用于电气以及通信设备领域时，由于电子元件对外界的干扰，电磁波会与电子元件作用，产生被干扰现象。为了减少电磁干扰现象，相应的设备通常采用导电材料制成的部件对电场磁场进行屏蔽。因此开发一种ABS电磁屏蔽材料，尤其是电磁屏蔽作用优异的ABS电磁屏蔽材料具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种ABS电磁屏蔽材料的制备方法，由该方法制备得到的ABS电磁屏蔽材料具有优异的电磁屏蔽效果。
本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：
一种ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其包含如下步骤：
(1)将碳纳米管和聚碳酸酯加入有机溶剂中，超声，待分散均匀以后置入容器中浇注成膜，在55～65℃下真空干燥1～2h，得PC/MWNT复合膜；
(2)将PC/MWNT复合膜置于含有镍盐的电镀液中进行电镀，得PC/MWNT/Ni复合膜；
(3)取PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物在180～220℃下熔融共混，通过挤出装置挤出即得ABS/PC电磁屏蔽材料。
优选地，步骤(1)所述的碳纳米管和聚碳酸酯的用量比为1～2：1。
优选地，步骤(1)所述的碳纳米管为多壁碳纳米管；所述的有机溶剂为氯仿。
优选地，步骤(2)中所述的含有镍盐的电镀液包含如下成分：硫酸镍50～70g/L；硫酸钠20～30g/L；柠檬酸钠20～30g/L；醋酸钠10～20g/L；次磷酸钠10～20g/L。
最优选地，步骤(2)中所述的含有镍盐的电镀液包含如下成分：硫酸镍60g/L；硫酸钠25g/L；柠檬酸钠25g/L；醋酸钠15g/L；次磷酸钠15g/L。
进一步优选地，所述的含有镍盐的电镀液含包含辅助剂10～20g/L，所述的辅助剂通过如下方法制备得到：
将十二烷基二甲基叔胺与1，3-二氯-2-丙醇按摩尔比为2:1溶于有机溶剂，然后加入催化剂，在110～140℃下反应12～24h，浓缩干燥即得所述的辅助剂。
更进一步优选地，辅助剂制备步骤中所述的有机溶剂为甲醇，所述的催化剂为碘化钾；所述的十二烷基二甲基叔胺与1，3-二氯-2-丙醇总重量与有机溶剂的用量比为1g：2～5mL；所述的十二烷基二甲基叔胺与1，3-二氯-2-丙醇总重量与催化剂的重量比为100:1～2。
优选地，步骤(2)中的电镀条件为：控制电流密度为2～3ASD，电镀时间为20～40min；
优选地，步骤(2)中的电镀条件为：控制电流密度为2.5ASD，电镀时间为30min。
优选地，步骤(3)中PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量比为1～3：20～40：50～80；
更进一步优选地，步骤(3)中PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量比为1.5：33.5：65。
优选地，步骤(3)所述的挤出装置为双螺杆挤出机。
本发明还提供一种由上述制备方法制备得到的ABS电磁屏蔽材料。
有益效果：(1)本发明先通过用聚碳酸酯(PC)包裹多壁碳纳米管(MWNT)，用溶液共混的方式制备出PC/MWNT复合膜，再通过电镀的方式在PC/MWNT复合膜镀上一层镍材料制备出PC/MWNT/Ni复合膜，在将PC/MWNT/Ni复合膜、PC和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)熔融共混制备双连续相具有电磁屏蔽作用的聚碳酸酯合金材料；由上可知本发明提供了一种全新的ABS电磁屏蔽材料的制备方法；其制备得到的ABS电磁屏蔽材料也具有全新的原料组成。(2)因本发明使用的PC的加工温度比ABS高，因此使用PC作为负载金属Ni的增强相，以PC为连续相，通过先成膜再电镀的方式，改善填料在聚合物的分散性，实现填料在聚合物的高分散性，大大减少因分散不均匀而导致的导电性能衰减现象，使最终料条表面高导电性能。(3)以MWNT和金属Ni作为共同导电填料，通过溶液共混和电镀工艺，以PC为桥梁形成二元复配填料，共同搭建导电网络体系，实现在聚合物中低填料高导电性能，形成高电磁屏蔽网络体系。(4)此外，在电镀过程中，在电镀液中加入了全新方法合成的辅助剂，其使得制备得到的ABS电磁屏蔽材料的电磁屏蔽作用进一步提高。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1ABS电磁屏蔽材料的制备
(1)将多壁碳纳米管和聚碳酸酯(购自韩国LG公司牌号为1302HP-09的聚碳酸酯)加入氯仿中，超声，待分散均匀以后置入容器中浇注成膜，在60℃下真空干燥1h，得PC/MWNT复合膜；
该步骤中所述的多壁碳纳米管和聚碳酸酯以及氯仿的用量比为1.5g：1g：15mL；
(2)将PC/MWNT复合膜置于含有镍盐的电镀液中进行电镀，得PC/MWNT/Ni复合膜；
该步骤中所述含有镍盐的电镀液包含如下成分：硫酸镍60g/L；硫酸钠25g/L；柠檬酸钠25g/L；醋酸钠15g/L；次磷酸钠15g/L；该步骤中的电镀条件为控制电流密度为2.5ASD，电镀时间为30min；
(3)取PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(购自韩国LG公司牌号为AF-342的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)在200℃下熔融共混，通过双螺杆挤出机挤出即得ABS/PC电磁屏蔽材料；
该步骤中所述的PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量比为1.5：33.5：65。
实施例2ABS电磁屏蔽材料的制备
(1)将多壁碳纳米管和聚碳酸酯(购自韩国LG公司牌号为1302HP-09的聚碳酸酯)加入氯仿中，超声，待分散均匀以后置入容器中浇注成膜，在55℃下真空干燥1.5h，得PC/MWNT复合膜；
该步骤中所述的多壁碳纳米管和聚碳酸酯以及氯仿的用量比为1g：1g：10mL；
(2)将PC/MWNT复合膜置于含有镍盐的电镀液中进行电镀，得PC/MWNT/Ni复合膜；
该步骤中所述含有镍盐的电镀液包含如下成分：硫酸镍70g/L；硫酸钠20g/L；柠檬酸钠20g/L；醋酸钠20g/L；次磷酸钠20g/L；该步骤中的电镀条件为控制电流密度为3ASD，电镀时间为30min；
(3)取PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(购自韩国LG公司牌号为AF-342的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)在200℃下熔融共混，通过双螺杆挤出机挤出即得ABS/PC电磁屏蔽材料；
该步骤中所述的PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量比为2：30：68。
实施例3ABS电磁屏蔽材料的制备
(1)将多壁碳纳米管和聚碳酸酯(购自韩国LG公司牌号为1302HP-09的聚碳酸酯)加入氯仿中，超声，待分散均匀以后置入容器中浇注成膜，在60℃下真空干燥1h，得PC/MWNT复合膜；
该步骤中所述的多壁碳纳米管和聚碳酸酯以及氯仿的用量比为2g：1g：20mL；
(2)将PC/MWNT复合膜置于含有镍盐的电镀液中进行电镀，得PC/MWNT/Ni复合膜；
该步骤中所述含有镍盐的电镀液包含如下成分：硫酸镍50g/L；硫酸钠30g/L；柠檬酸钠30g/L；醋酸钠10g/L；次磷酸钠10g/L；该步骤中的电镀条件为控制电流密度为2ASD，电镀时间为40min；
(3)取PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(购自韩国LG公司牌号为AF-342的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)在200℃下熔融共混，通过双螺杆挤出机挤出即得ABS/PC电磁屏蔽材料；
该步骤中所述的PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量比为1：24：75。
实施例4ABS电磁屏蔽材料的制备
(1)将多壁碳纳米管和聚碳酸酯(购自韩国LG公司牌号为1302HP-09的聚碳酸酯)加入氯仿中，超声，待分散均匀以后置入容器中浇注成膜，在60℃下真空干燥1h，得PC/MWNT复合膜；
该步骤中所述的多壁碳纳米管和聚碳酸酯以及氯仿的用量比为1.5g：1g：15mL；
(2)将PC/MWNT复合膜置于含有镍盐的电镀液中进行电镀，得PC/MWNT/Ni复合膜；
该步骤中所述含有镍盐的电镀液包含如下成分：硫酸镍60g/L；硫酸钠25g/L；柠檬酸钠25g/L；醋酸钠15g/L；次磷酸钠15g/L；辅助剂15g/L；该步骤中的电镀条件为控制电流密度为2.5ASD，电镀时间为30min；
所述的辅助剂通过如下方法制备得到：将十二烷基二甲基叔胺与1，3-二氯-2-丙醇按摩尔比为2:1溶于甲醇，然后加入催化剂碘化钾，在130℃下反应16h，浓缩干燥即得所述的辅助剂；所述的十二烷基二甲基叔胺与1，3-二氯-2-丙醇总重量与甲醇的用量比为1g：4mL；所述的十二烷基二甲基叔胺与1，3-二氯-2-丙醇总重量与催化剂碘化钾的重量比为100:1.5；
(3)取PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(购自韩国LG公司牌号为AF-342的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)在200℃下熔融共混，通过双螺杆挤出机挤出即得ABS/PC电磁屏蔽材料；
该步骤中所述的PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量比为1.5：33.5：65。
实施例4与实施例1的区别在于，实施例1中的电镀液不加入辅助剂，而实施例4的电镀液中加入辅助剂。
实验例1
将实施例1～4制备得到的ABS电磁屏蔽材料参照如下标准制成测试样条并进行相关性能测试。
参照标准ASTM D638测试拉伸强度(23℃)；参照ASTM D790测试弯曲模量；参照ASTM D256测试悬臂梁缺口冲击强度(23℃)；采用表面电阻测试仪测试其表面电阻；参照ASTM D4935标准测试电磁屏蔽作用；具体测试效果见表1。
表1.ABS电磁屏蔽材料的性能测试结果
从表1性能测试数据可以看出，实施例1～4制备得到的ABS电磁屏蔽材料具有优异的力学性能、导电性能以及电磁屏蔽效能。尤其是实施例4制备得到的ABS电磁屏蔽材料，其电磁屏蔽效能远远高于实施例1～3制备得到的ABS电磁屏蔽材料，其可以应用于对电磁屏蔽要求高的应用领域；这也说明在电镀步骤中的电镀液中加入本发明制备得到的辅助剂，能够进一步大幅提升制备得到的ABS电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能。
Claims (10)
1.一种ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
（1）将多壁碳纳米管和聚碳酸酯加入有机溶剂中，超声，待分散均匀以后置入容器中浇注成膜，在55~65℃下真空干燥1~2h，得PC/MWNT复合膜；
（2）将PC/MWNT复合膜置于含有镍盐的电镀液中进行电镀，得PC/MWNT/Ni复合膜；
（3）取PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物在180~220℃下熔融共混，通过挤出装置挤出即得ABS/PC电磁屏蔽材料；
步骤（2）中所述的含有镍盐的电镀液包含如下成分：硫酸镍 50~70g/L；硫酸钠 20~30g/L；柠檬酸钠 20~30 g/L；醋酸钠 10~20 g/L；次磷酸钠 10~20 g/L；辅助剂 10~20 g/L；
所述的辅助剂通过如下方法制备得到：将十二烷基二甲基叔胺与1，3-二氯-2-丙醇按摩尔比为2:1溶于有机溶剂，然后加入催化剂，在110~140℃下反应12~24h，浓缩干燥即得所述的辅助剂。
2.根据权利要求1所述的ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的多壁碳纳米管和聚碳酸酯的质量比为1~2：1。
3.根据权利要求1所述的ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的有机溶剂为氯仿。
4.根据权利要求1所述的ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的含有镍盐的电镀液包含如下成分：硫酸镍 60g/L；硫酸钠 25 g/L；柠檬酸钠 25 g/L；醋酸钠 15 g/L；次磷酸钠 15 g/L；辅助剂 15 g/L。
5.根据权利要求1所述的ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的电镀条件为：控制电流密度为2~3ASD，电镀时间为20~40min。
6.根据权利要求5所述的ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的电镀条件为：控制电流密度为2.5ASD，电镀时间为30min。
7.根据权利要求1所述的ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量比为1~3：20~40：50~80。
8.根据权利要求7所述的ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中PC/MWNT/Ni复合膜与聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量比为1.5：33.5：65。
9.根据权利要求1所述的ABS电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的挤出装置为双螺杆挤出机。
10.权利要求1~9任一项所述的制备方法制备得到的ABS电磁屏蔽材料。
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