CN111087677A - 一种含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
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Abstract

本发明涉及电磁屏蔽材料制备技术领域，具体公开了一种含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料及其制备方法。所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其包含如下重量份的原料组分：聚乙烯80～120份；碳纳米管2～5份；分散剂1～5份；抗氧剂1～3份；偶联剂1～3份。该含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料具有优异的电磁屏蔽效能。

Description

一种含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽材料制备技术领域，具体涉及一种含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料及其制备方法。
背景技术
低密度聚乙烯，缩写为LDPE，具有良好的柔软性、延伸性、透明性、易加工性以及电绝缘性，是常用的高分子原料之一；其中被广泛应用于薄膜制作。随着电子工业的发展，人们接触的电子产品增多，电子产品产生电磁辐射日益危害着人们的健康。
为了减少电磁辐射的危害，具有电磁屏蔽作用的薄膜应运而生；具有电磁屏蔽作用的薄膜覆盖在电子产品表面，可以有效的屏蔽电磁辐射。现有的具有电磁屏蔽作用的薄膜主要在薄膜材料中加入导电材料来实现电磁屏蔽作用。但在生产具有电磁屏蔽作用的薄膜中的难点在于，如何将导电材料均匀的分散在薄膜材料中；如果导电材料不能很好的分散，一方面会导致导电材料的用量增加，增加制造成本；另一方面还会严重影响这电磁屏蔽效果的提升，难以满足高要求的电磁屏蔽环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料中的碳纳米管能够充分的分散在聚乙烯中，得到的聚乙烯具有优异的电磁屏蔽性能。
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：
一种含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其包含如下重量份的原料组分：
聚乙烯80～120份；碳纳米管2～5份；分散剂1～5份；抗氧剂1～3份；偶联剂1～3份。
优选地，所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其包含如下重量份的原料组分：
聚乙烯100～120份；碳纳米管3～4份；分散剂3～5份；抗氧剂1～2份；偶联剂1～2份。
最优选地，所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其包含如下重量份的原料组分：
聚乙烯100份；碳纳米管3份；分散剂3份；抗氧剂1份；偶联剂1份。
优选地，所述的分散剂为混合型分散剂，其包括分散剂A和分散剂B，所述的分散剂A和分散剂B的重量用量比为1～2：1；
所述的分散剂A通过如下方法制备得到：取松香加热熔融，然后加入山梨醇和催化剂，在250～300℃下反应4～6h的分散剂A；其中，松香、山梨醇和催化剂的用量比为28～35：15～20：1；
所述的分散剂B为山梨醇酐硬脂酸酯。
最优选地，所述的分散剂A通过如下方法制备得到：取松香加热熔融，然后加入山梨醇和催化剂，在280℃下反应5h的分散剂A；其中，松香、山梨醇和催化剂的用量比为30：18：1。
最优选地，所述的分散剂A和分散剂B的重量用量比为1.5：1。
优选地，所述的聚乙烯选自低密度聚乙烯。
优选地，所述的抗氧剂选自抗氧剂1010；所述的偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯偶联剂。
上述聚乙烯电磁屏蔽材料的制备方法，包含如下步骤：
(1)将碳纳米管分散于水中，然后放入卧式砂磨机中进行研磨20～40min，取出后过滤干燥得研磨后的碳纳米管；
(2)将研磨后的碳纳米管与聚乙烯、分散剂、抗氧剂以及偶联剂混合均匀后，经双螺杆机挤出造粒得聚乙烯电磁屏蔽材料。
优选地，步骤(1)中碳纳米管与水的用量比为1：5～10。
有益效果：本发明提供了一种全新的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，所述的聚乙烯电磁屏蔽材料具有优异的电磁屏蔽效果。本发明由全新方法制备得到分散剂A和分散剂B山梨醇酐硬脂酸酯组成的混合型分散剂可以有效的将碳纳米管分散在聚乙烯中，使得所述的聚乙烯电磁屏蔽材料只需要少量的碳纳米管即可实现高效的电磁屏蔽效果。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但本发明所述的保护范围不限于实施例。
实施例1含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的制备
原料重量份配比：低密度聚乙烯100份；多壁碳纳米管3份；分散剂3份；抗氧剂(抗氧剂1010)1份；偶联剂(异丙基三硬脂酸钛酸酯偶联剂)1份；
所述的分散剂由分散剂A和分散剂B按重量比1.5：1组成；所述的分散剂B为山梨醇酐硬脂酸酯；
所述的分散剂A通过如下方法制备得到：取松香加热熔融，然后加入山梨醇和催化剂(氧化镁)，在280℃下反应5h的分散剂A；其中，松香、山梨醇和催化剂的用量比为30：18：1；
制备方法：(1)将碳纳米管分散于水中(碳纳米管与水的用量比为1：8)，然后放入卧式砂磨机中进行研磨30min，取出后过滤干燥得研磨后的碳纳米管；
(2)将研磨后的碳纳米管与聚乙烯、分散剂、抗氧剂以及偶联剂于高速混合机中混合均匀后，经双螺杆机挤出造粒得聚乙烯电磁屏蔽材料。
实施例2含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的制备
原料重量份配比：低密度聚乙烯120份；多壁碳纳米管5份；分散剂5份；抗氧剂(抗氧剂1010)1份；偶联剂(异丙基三硬脂酸钛酸酯偶联剂)1份；
所述的分散剂由分散剂A和分散剂B按重量比2：1组成；所述的分散剂B为山梨醇酐硬脂酸酯；
所述的分散剂A通过如下方法制备得到：取松香加热熔融，然后加入山梨醇和催化剂(氧化镁)，在300℃下反应4h的分散剂A；其中，松香、山梨醇和催化剂的用量比为35：20：1；
制备方法：(1)将碳纳米管分散于水中(碳纳米管与水的用量比为1：8)，然后放入卧式砂磨机中进行研磨30min，取出后过滤干燥得研磨后的碳纳米管；
(2)将研磨后的碳纳米管与聚乙烯、分散剂、抗氧剂以及偶联剂于高速混合机中混合均匀后，经双螺杆机挤出造粒得聚乙烯电磁屏蔽材料。
实施例3含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的制备
原料重量份配比：低密度聚乙烯80份；多壁碳纳米管2份；分散剂1份；抗氧剂(抗氧剂1010)2份；偶联剂(异丙基三硬脂酸钛酸酯偶联剂)2份；
所述的分散剂由分散剂A和分散剂B按重量比1：1组成；所述的分散剂B为山梨醇酐硬脂酸酯；
所述的分散剂A通过如下方法制备得到：取松香加热熔融，然后加入山梨醇和催化剂(氧化镁)，在250℃下反应6h的分散剂A；其中，松香、山梨醇和催化剂的用量比为28：15：1；
制备方法：(1)将碳纳米管分散于水中(碳纳米管与水的用量比为1：8)，然后放入卧式砂磨机中进行研磨30min，取出后过滤干燥得研磨后的碳纳米管；
(2)将研磨后的碳纳米管与聚乙烯、分散剂、抗氧剂以及偶联剂于高速混合机中混合均匀后，经双螺杆机挤出造粒得聚乙烯电磁屏蔽材料。
对比例1含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的制备
原料重量份配比：低密度聚乙烯100份；多壁碳纳米管3份；分散剂3份；抗氧剂(抗氧剂1010)1份；偶联剂(异丙基三硬脂酸钛酸酯偶联剂)1份；
所述的分散剂为分散剂A；所述的分散剂A通过如下方法制备得到：取松香加热熔融，然后加入山梨醇和催化剂(氧化镁)，在280℃下反应5h的分散剂A；其中，松香、山梨醇和催化剂的用量比为30：18：1；
制备方法：(1)将碳纳米管分散于水中(碳纳米管与水的用量比为1：8)，然后放入卧式砂磨机中进行研磨30min，取出后过滤干燥得研磨后的碳纳米管；
(2)将研磨后的碳纳米管与聚乙烯、分散剂、抗氧剂以及偶联剂于高速混合机中混合均匀后，经双螺杆机挤出造粒得聚乙烯电磁屏蔽材料。
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1的分散剂仅仅为分散剂A；而实施例1的分散剂是由分散剂A和分散剂B组成的混合分散剂。
对比例2含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的制备
原料重量份配比：低密度聚乙烯100份；多壁碳纳米管3份；分散剂3份；抗氧剂(抗氧剂1010)1份；偶联剂(异丙基三硬脂酸钛酸酯偶联剂)1份；
所述的分散剂为分散剂B；所述的分散剂B为山梨醇酐硬脂酸酯；
制备方法：(1)将碳纳米管分散于水中(碳纳米管与水的用量比为1：8)，然后放入卧式砂磨机中进行研磨30min，取出后过滤干燥得研磨后的碳纳米管；
(2)将研磨后的碳纳米管与聚乙烯、分散剂、抗氧剂以及偶联剂于高速混合机中混合均匀后，经双螺杆机挤出造粒得聚乙烯电磁屏蔽材料。
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2的分散剂仅仅为分散剂B；而实施例1的分散剂是由分散剂A和分散剂B组成的混合分散剂。
对比例3含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的制备
原料重量份配比：低密度聚乙烯100份；多壁碳纳米管3份；分散剂3份；抗氧剂(抗氧剂1010)1份；偶联剂(异丙基三硬脂酸钛酸酯偶联剂)1份；
所述的分散剂由分散剂A和分散剂B按重量比1.5：1组成；所述的分散剂B为山梨醇酐硬脂酸酯；
所述的分散剂A通过如下方法制备得到：取松香加热熔融，然后加入月桂醇和催化剂(氧化镁)，在280℃下反应5h的分散剂A；其中，松香、月桂醇和催化剂的用量比为30：18：1；
制备方法：(1)将碳纳米管分散于水中(碳纳米管与水的用量比为1：8)，然后放入卧式砂磨机中进行研磨30min，取出后过滤干燥得研磨后的碳纳米管；
(2)将研磨后的碳纳米管与聚乙烯、分散剂、抗氧剂以及偶联剂于高速混合机中混合均匀后，经双螺杆机挤出造粒得聚乙烯电磁屏蔽材料。
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3中的分散剂A与实施例1不同；对比例3的分散剂A是由松香和月桂醇制备得到，而实施例1的分散剂A则是由松香和山梨醇制备得到。
将实施例1～3以及对比例1～3制备得到的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料经吹塑机吹塑成0.25mm厚的薄膜，测试1GHz频率下的电磁屏蔽效能，测试效果见表1。
表1.含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料电磁屏蔽效能测试结果
实验材料 电磁屏蔽效能(db)
实施例1含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料 69
实施例2含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料 60
实施例3含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料 62
对比例1含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料 42
对比例2含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料 35
对比例3含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料 38
从表1实施例1～3含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能可以看出，其电磁屏蔽效能均大于60db；这说明由全新方法制备得到分散剂A和分散剂B山梨醇酐硬脂酸酯组成的混合型分散剂可以有效的将碳纳米管分散在低密度聚乙烯中，使得所述的聚乙烯电磁屏蔽材料具有优异的电磁屏蔽性能。
从实施例1和对比例1和2含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能可以看出，实施例1含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能远远高于对比例1和2；这说明分散剂对聚乙烯电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能有着重要的影响。聚乙烯中仅仅加入分散剂A或分散剂B其对聚乙烯电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能远远不及加入由分散剂A和分散剂B组成的混合分散剂。
从实施例1和对比例3含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能可以看出，实施例1含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能远远高于对比例3；这说明分散剂A的制备方法对聚乙烯电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能同样有着重要的影响。只有将松香和山梨醇制备得到的分散剂A与分散剂B组成的混合型分散剂才能大幅提高聚乙烯电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能。

Claims (10)

1.一种含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
聚乙烯 80～120份；碳纳米管 2～5份；分散剂 1～5份；抗氧剂 1～3份；偶联剂 1～3份。
2.根据权利要求1所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
聚乙烯 100～120份；碳纳米管 3～4份；分散剂 3～5份；抗氧剂 1～2份；偶联剂 1～2份。
3.根据权利要求2所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
聚乙烯 100份；碳纳米管 3份；分散剂 3份；抗氧剂 1份；偶联剂 1份。
4.根据权利要求1所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其特征在于，所述的分散剂为混合型分散剂，其包括分散剂A和分散剂B，所述的分散剂A和分散剂B的重量用量比为1～2：1；
所述的分散剂A通过如下方法制备得到：取松香加热熔融，然后加入山梨醇和催化剂，在250～300℃下反应4～6h的分散剂A；其中，松香、山梨醇和催化剂的用量比为28～35：15～20：1；
所述的分散剂B为山梨醇酐硬脂酸酯。
5.根据权利要求4所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其特征在于，所述的分散剂A通过如下方法制备得到：取松香加热熔融，然后加入山梨醇和催化剂，在280℃下反应5h的分散剂A；其中，松香、山梨醇和催化剂的用量比为30：18：1。
6.根据权利要求4所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其特征在于，所述的分散剂A和分散剂B的重量用量比为1.5：1。
7.根据权利要求1所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其特征在于，所述的聚乙烯选自低密度聚乙烯。
8.根据权利要求1所述的含碳纳米管的聚乙烯电磁屏蔽材料，其特征在于，所述的抗氧剂选自抗氧剂1010；所述的偶联剂选自异丙基三硬脂酸钛酸酯偶联剂。
9.权利要求1～8任一项所述的聚乙烯电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)将碳纳米管分散于水中，然后放入卧式砂磨机中进行研磨20～40min，取出后过滤干燥得研磨后的碳纳米管；
(2)将研磨后的碳纳米管与聚乙烯、分散剂、抗氧剂以及偶联剂混合均匀后，经双螺杆机挤出造粒得聚乙烯电磁屏蔽材料。
10.根据权利要求9所述的聚乙烯电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中碳纳米管与水的用量比为1：5～10。
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