CN115011073A - 纤维增强塑料及其制备方法、电子设备结构件和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了纤维增强塑料及其制备方法、电子设备结构件和电子设备。纤维增强塑料包括：树脂材料、导电粒子、导热粒子和纤维，其中，树脂材料为热固性树脂或热塑性树脂，所述导电粒子包括镍粉、铜粉、银粉、碳粉和镍包碳粉中的至少之一；导热粒子包括石墨粉、石墨烯、碳纳米管、导热陶瓷、导热凝胶和相变材料中的至少之一；纤维包括碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯和玻璃纤维中的至少之一。由此，纤维增强塑料具有较低的密度和较高的强度，并且，添加导电粒子和导热粒子可以提高纤维增强塑料的导电性和导热性，使得纤维增强塑料满足电子设备结构件对导电性和导热性的要求。
Description
技术领域
本申请涉及电子领域，具体地，涉及纤维增强塑料及其制备方法、电子设备结构件和电子设备。
背景技术
纤维增强塑料有着低密度，高屈服强度，高模量。在高性能轻量化结构件上有着广泛的应用。现有的纤维增强复合塑料(如碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯、玻璃纤维等)的表面电阻较大，如碳纤维同面电阻xy方向普遍大于200Ω，异面电阻z方向为绝缘，平面导热系数在20W/(m*K)左右，z方向导热系数在7W/(m*K)左右。因此，如果想要讲这些纤维增强复合塑料应用在一些射频或天线等对导电性有较高要求的电子设备(例如手机等)结构件上，通常会需要对这些纤维增强复合塑料进行水镀或者物理气相沉积(PVD)处理，形成金属层(主要为金属镍、金属铜和金属银等)来增强其导电性能。然而，水镀和物理气相沉积处理都有着高成本、低良率的特点；若这些材料还需要较好的导热性能的话，还得添加石墨片来增强其导热性能，而石墨片的成本也很高，会进一步提高制备成本。
因此，目前的纤维增强塑料及其制备方法仍有待进一步提高。
发明内容
本申请旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中的至少一个。
有鉴于此，在本申请的一方面，本申请提出了一种纤维增强塑料，其特征在于，包括：树脂材料、导电粒子、导热粒子和纤维，其中，所述树脂材料为热固性树脂或热塑性树脂，所述导电粒子包括镍粉、铜粉、银粉、碳粉和镍包碳粉中的至少之一；所述导热粒子包括石墨粉、石墨烯、碳纳米管、导热陶瓷、导热凝胶和相变材料中的至少之一；所述纤维包括碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯和玻璃纤维中的至少之一。由此，纤维增强塑料具有较低的密度和较高的强度，并且，添加导电粒子和导热粒子可以提高纤维增强塑料的导电性和导热性，使得纤维增强塑料满足电子设备结构件对导电性和导热性的要求。
在本申请的另一方面，本申请提出了一种制备前面所述的纤维增强塑料的方法，其特征在于，包括：对热固性树脂加热以使所述热固性树脂熔融，向熔融的所述热固性树脂中加入导电粒子和导热粒子，进行第一混合得到第一混合物；将纤维铺在所述第一混合物的一侧，得到预浸料；对所述预浸料进行成型处理，得到纤维增强塑料；或者，所述方法包括：向热塑性树脂中加入导电粒子、导热粒子和纤维，注塑成型得到纤维增强塑料。由此，利用上述方法可以制备得到导电性好、导热性好的纤维增强塑料，并且，生产成本低，产品良率高。
在本申请的又一方面，本申请提出了一种电子设备结构件，其特征在于，所述电子设备结构件的至少部分是由前面所述的纤维增强塑料组成的。由此，该电子设备结构件具有前面所述的纤维增强塑料所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电子设备结构件具有较好的导电和导热性能，并且，密度低，将其应用于电子设备中，有利于电子设备的轻薄化。
在本申请的再一方面，本申请提出了一种电子设备，其特征在于，包括前面所述的电子设备结构件。由此，该电子设备具有前面所述的电子设备结构件所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本申请一个示例的制备纤维增强塑料的方法流程图；
图2显示了根据本申请一个示例的制备预浸料的方法流程图；
图3显示了根据本申请一个示例的预浸料的成型处理流程图。
图4显示了本申请示例1的电阻测试结果；
图5显示了本申请示例2的电阻测试结果。
附图标记说明：
10：离型纸；20：第一混合物；30：纤维；41：模压模具的下模；42：模压模具的上模。
具体实施方式
下面详细描述本申请的示例，所述示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的示例，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
目前的纤维增强复合塑料的导电性能较差，以厚度0.2mm、长度200mm、宽度100mm的碳纤维环氧树脂复合塑料样板为例进行分析，其中，xy轴方向电阻在200Ω～1000Ω之间，z轴方向(厚度方向)为绝缘。因此，当需要碳纤维增强塑料具有较好的导电性能时，需要对其进行物理气相沉积和水镀处理，形成金属层以提高其导电性能。另外，碳纤维环氧树脂复合塑料的平面导热系数在20W/(m*K)左右，z向导热系数在7W/(m*K)左右，如果还有导热需求的话，还需要增加石墨片来进行散热。发明人发现，目前水镀和物理气相沉积、增加石墨片有以下缺点：1、成本较高，水镀和物理气相沉积单片成本普遍＞10元/pcs，对成本极为重视的消费电子来说过于高昂。2、产品良率较低，水镀和物理气相沉积都需要有加热过程，其中，加热温度在100摄氏度左右，该温度下碳纤维和母体塑料热膨胀系数不一致，会造成碳纤维增加塑料的塑料母体轻微变形，造成较差的成品平面度，造成良率降低。3、水镀和PVD使用的溶剂对环境不友好。4、石墨片材料成本高，纯石墨成本(厚度25um：80元/m2左右；厚度50um：120元/m2左右；厚度70um：170元～180元/m2左右；厚度100um：220～230元/m2左右)，辅料胶带成本在20元/m2左右；按照每平方米出80pcs模切小片计算，纯材料成本增加1元～3元左右。5、石墨片模切小片需要贴附，增加贴附成本。6、增加石墨片还增加了对应的厚度，不利于轻薄化。
发明人发现，可以通过向树脂中添加导电粒子和导热粒子，并用纤维进行增强，以得到导电性好、导热性好、强度高且密度低的纤维增强塑料。
有鉴于此，在本申请的一方面，本申请提出了一种纤维增强塑料。根据本申请的示例，纤维增强塑料包括树脂材料、导电粒子、导热粒子和纤维，其中，所述树脂材料为热固性树脂或热塑性树脂，所述导电粒子包括镍粉、铜粉、银粉、碳粉和镍包碳粉中的至少之一；所述导热粒子包括石墨粉、石墨烯、碳纳米管、导热陶瓷、导热凝胶和相变材料中的至少之一；所述纤维包括碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯和玻璃纤维中的至少之一。由此，该纤维增强塑料具有较好的导电性和导热性，并且，密度低，适合用做电子设备中的射频或天线等结构件。
根据本申请的示例，树脂材料为热固性树脂，其中，热固性树脂可以包括环氧树脂、酚醛树脂、热固性聚酰亚胺、双马来酰亚胺、热固性聚醚醚酮和氰酸酯树脂等中的至少之一。根据本申请的一些示例，热固性树脂可以为环氧树脂、酚醛树脂、热固性聚酰亚胺、双马来酰亚胺、热固性聚醚醚酮或氰酸酯树脂。根据本申请的另一些示例，热固性树脂可以为环氧树脂、酚醛树脂、热固性聚酰亚胺、双马来酰亚胺、热固性聚醚醚酮和氰酸酯树脂中的两种或更多种组成的混合物。上述树脂均具有较低的密度，并且可以通过交联反应形成强度较高的塑料。
根据本申请的示例，树脂材料为热塑性树脂，其中，热塑性树脂可以包括聚碳酸酯、聚醚醚酮、尼龙和聚对苯二甲酸丁二醇酯等中的至少之一。根据本申请的一些示例，热塑性树脂可以为聚碳酸酯、聚醚醚酮、尼龙或聚对苯二甲酸丁二醇酯。根据本申请的另一些示例，热塑性树脂可以为聚碳酸酯、聚醚醚酮、尼龙和聚对苯二甲酸丁二醇酯中的两种或更多种组成的混合物。上述树脂也具有较低的密度，通过向其中添加导电粒子、导热粒子和纤维进行注塑成型即可得到强度高、导电性好、导热性好的纤维增强塑料。
根据本申请的示例，基于纤维增强塑料的总质量，树脂材料的质量含量可以为20wt％～60wt％，例如可以为20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％等，由此，上述含量的树脂材料可以使得纤维增强塑料具有较低的密度，有利于电子设备的轻薄化。
根据本申请的一些示例，导电粒子可以为镍粉、铜粉、银粉、碳粉或镍包碳粉。根据本申请的另一些示例，导电粒子也可以为镍粉、铜粉、银粉、碳粉和镍包碳粉中的两种或更多种组成的混合物。上述材质均具有较好的导电性能，并且，上述粉末状的导电粒子可以均匀分散在树脂中，可以显著提高纤维增强塑料的导电性。
根据本申请的示例，基于增强纤维塑料的总质量，导电粒子的质量含量可以为3wt％～8wt％，例如可以为3wt％、4wt％、6wt％、8wt％等，由此，导电粒子具有合适的含量，能够有效提高纤维增强塑料的导电性能，并且，上述含量的导电粒子不会显著增加纤维增强塑料的密度。
根据本申请的示例，导电粒子的粒径可以为10nm～500μm，例如可以为10nm、50nm、100nm、500nm、1μm、10μm、50μm、100μm、300μm、500μm等，由此，导电粒子具有合适的粒径，并且，能够均匀分散在树脂中，形成连续的混合物，便于涂布成膜。发明人发现，如果导电粒子的粒径过小，例如导电粒子的粒径小于10nm，导电粒子比较容易团聚，可能会出现分散不均的现象，并且成本相对较高；而如果导电粒子的粒径过大，例如导电粒子的粒径大于500μm，则将其加入树脂中后，可能会导致混合物难以涂布成均匀连续的膜层。根据本申请的一些示例，导电粒子的粒径可以为5μm～20μm，例如可以为5μm、8μm、10μm、15μm、17μm、20μm等，由此，导电粒子的粒径设置在上述范围内，更有利于混合物的涂布成膜，并且，能够显著提高纤维增强塑料的导电性能。
根据本申请的示例，导热粒子可以包括石墨粉、石墨烯、碳纳米管、导热陶瓷、导热凝胶和相变材料中的至少之一。根据本申请的一些示例，导热粒子可以为石墨粉、石墨烯、碳纳米管、导热陶瓷、导热凝胶或相变材料；根据本申请的另一些示例，导热粒子可以为石墨粉、石墨烯、碳纳米管、导热陶瓷、导热凝胶和相变材料中的两种或更多种组成的混合物。根据本申请的一些具体示例，导热陶瓷可以包括氧化铍、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铝和聚晶金刚石(PCD)陶瓷等中的至少之一。将上述导热粒子添加到树脂中，均可以在一定程度上提高树脂材料的导热性能。
根据本申请的示例，基于增强纤维塑料的总质量，导热粒子的质量含量可以为3wt％～10wt％，例如可以为3wt％、5wt％、7wt％、9wt％、10wt％等，导热粒子的含量设置在上述范围内，可有效提高纤维增强塑料的导热性能。
根据本申请的示例，导热粒子的粒径可以为10nm～500μm，例如可以为10nm、50nm、100nm、500nm、1μm、10μm、50μm、100μm、300μm、500μm等，由此，导热粒子具有合适的粒径，能够均匀分散在树脂中，形成连续的混合物，便于混合物涂布成膜。发明人发现，如果导热粒子的粒径过小，例如导热粒子的粒径小于10nm，那么，导热粒子容易发生团聚，可能会导致分散不均，并且，粒径较小的导热粒子成本较高，会增加制备成本；如果导热粒子的粒径过大，例如导热粒子的粒径大于500μm，则可能会导致混合物难以涂布成均匀连续的膜层。根据本申请的一些示例，导热粒子的粒径可以为5μm～20μm，例如可以为5μm、8μm、10μm、15μm、17μm、20μm等，由此，更有利于混合物的涂布成膜，并且，能够显著提高纤维增强塑料的导热性能，还不会造成制备成本的显著增加。
根据本申请的示例，纤维可以包括碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯和玻璃纤维等中的至少之一。根据本申请的一些示例，纤维可以为碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯或玻璃纤维；根据本申请的另一些示例，纤维也可以为碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯和玻璃纤维等中的两种或多种组成的混合物。上述纤维材料均可以增强树脂的强度，有效提高树脂塑料的整体性能。
根据本申请的示例，基于增强纤维塑料的总质量，纤维的质量含量为22wt％～73wt％，例如可以为22wt％、30wt％、40wt％、60wt％、73wt％等，由此，上述含量的纤维可以与树脂进行良好的结合，从而可以显著提高塑料的强度。
根据本申请的一些示例，树脂材料为热固性树脂时，纤维增强塑料可以进一步包括固化剂，由此，可以促进树脂的交联固化。根据本申请的一些具体示例，固化剂可以为双氰胺类固化剂；根据本申请的另一些具体示例，固化剂也可以为DDS(4,4’-二氨基苯砜)；根据本申请的另一些具体示例，固化剂也可以为双氰胺类固化剂和DDS的混合物。上述固化剂均可以对热固性树脂的交联固化起到较好的促进作用，使树脂形成强度较高的塑料。
根据本申请的一些示例，基于增强纤维塑料的总质量，固化剂的质量含量可以为1wt％～50wt％，例如可以为1wt％、3wt％、5wt％、8wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％、50wt％等，添加上述含量的固化剂可以进一步促进树脂的交联固化。
根据本申请的示例，树脂材料为热固性树脂或热塑性树脂时，纤维增强塑料均可以进一步包括增稠触变剂，由此，可以有效防止添加的导电粒子和/或导热粒子沉淀，提高混合物的均匀性。根据本申请的示例，增稠触变剂可以包括气相二氧化硅、有机膨润土、蓖麻油和聚酰胺中的至少之一，即是说，增稠触变剂可以为气相二氧化硅、有机膨润土、蓖麻油或聚酰胺，增稠触变剂也可以为气相二氧化硅、有机膨润土、蓖麻油和聚酰胺中的两种或更多种的混合物。上述增稠触变剂均可以有效防止导电粒子和/或导热粒子沉淀，使得导电粒子和导热粒子均匀分散在树脂中，从而有利于进一步提高纤维增强塑料的性能。
根据本申请的示例，基于纤维增强塑料的总质量，增稠触变剂的质量含量可以为0wt％～20wt％，例如可以为1wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％等，由此，可以有效防止导电粒子和/或导热粒子沉淀，有利于导电粒子和导热粒子在树脂中的均匀分散。
总的来说，本申请提出的纤维增强塑料具有较好的导电性能和导热性能，密度低，适用于电子设备中的射频或天线等结构件。
在本申请的另一方面，本申请提出了一种制备前面所述的纤维增强塑料的方法。
根据本申请的一些示例，参考图1，制备前面所述的纤维增强塑料的方法可以包括以下步骤：
S100：对热固性树脂加热以使热固性树脂熔融。
在该步骤中，对热固性树脂进行加热以使其熔融，其中，热固性树脂可以为环氧树脂、酚醛树脂、热固性聚酰亚胺、双马来酰亚胺、热固性聚醚醚酮和氰酸酯树脂中的一种或多种，通过加热使其熔融，以便于向其中添加导电粒子和导热粒子等。对于加热的温度，本申请中不做具体限定，本领域技术人员可以根据热固性树脂的具体材质进行选择和设置，只要能够使得热固性树脂熔融即可。
S200：向熔融的热固性树脂中加入导电粒子和导热粒子，进行第一混合得到第一混合物。
在将热固性树脂熔融之后，向熔融的热固性树脂中加入导电粒子和导热粒子，进行第一混合，得到第一混合物。其中，第一混合可以采用搅拌的方法进行，搅拌可以采用较高的搅拌速率进行，以便于缩短制备时间，对于具体的搅拌速率，本申请中不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
根据本申请的一些示例，在将热固定树脂熔融之后，可以向熔融的热固性树脂中加入增稠触变剂、导电粒子和导热粒子，对混合物进行搅拌，搅拌过程中加入固化剂，得到第一混合物。由此，增稠触变剂的加入可以有效避免导电粒子和导热粒子沉淀，有利于导电粒子和导热粒子在树脂中的均匀分布，固化剂的加入可以在后续过程中促进树脂的交联固化。对于增稠触变剂、固化剂的具体材质，导电粒子和导热粒子的具体材质、粒径等，已经在前面做了详细介绍，在此不再赘述。
S300：将纤维铺在第一混合物的一侧，得到预浸料。
根据本申请的示例，在得到第一混合物之后，将纤维铺在第一混合物的一侧，得到预浸料。
根据本申请的示例，预浸料是通过溶液法或热熔法制备得到的。其中，热熔法为“干法”，在制备预浸料过程中没有溶剂的挥发，而溶液法为“湿法”，该方法会在树脂中添加一定量的溶剂，在制备预浸料过程中存在溶剂的挥发。
根据本申请的一些示例，预浸料是通过以下步骤制备的：参考图2，将第一混合物20涂布在离型纸10的表面，之后，将纤维30铺在第一混合物20远离离型纸10的一侧，得到预浸料。需要说明的是，纤维30铺在第一混合物20的一侧之后，铺设一整层纤维，并且，纤维会至少部分浸润在第一混合物中。
S400：对预浸料进行成型处理，得到纤维增强塑料。
得到预浸料之后，对预浸料进行成型处理得到纤维增强塑料。根据本申请的示例，参考图3，其中图3中的(a)图为预浸料的入模操作示意图；预浸料入模之后，使模压设备的上模42下移与预浸料接触，并对预浸料进行模压，如图3中的(b)图所示，模压过程中可以对预浸料进行加热处理，使预浸料中的树脂发生交联固化反应；模压进行保温保压处理，使预浸料充分固化，形成纤维增强塑料，参考图3中的(c)图；之后，将纤维增强塑料取出，参考图3中的(d)图。
根据本申请的一些示例，在对预浸料进行成型处理之前，制备纤维增强塑料的方法还可以包括对预浸料进行裁切，由此，可以使得预浸料具有合适的尺寸，便于模压处理，并且成型处理之后得到的产品也可以通过简单的裁切或边缘处理得到所需的尺寸。
根据本申请的另一些示例，制备前面所述的纤维增强塑料的方法可以包括：向热塑性树脂中加入导电粒子、导热粒子和纤维，注塑成型得到纤维增强塑料。关于热塑性树脂、导电粒子、导热粒子以及纤维的材质等特征均已在前面做了说明，在此不再赘述。由此，通过简单的混合以及注塑成型处理即可得到导电性好、导热性好、密度低的热塑性纤维增强塑料，有利于降低制备成本，并能够提高产品的良率。
在本申请的又一方面，本申请提出了一种电子设备结构件，其中，电子设备结构件的至少部分是由前面所述的纤维增强塑料组成的。由此，该电子设备结构件具有前面所述的纤维增强塑料所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电子设备结构件具有较低的密度，较好的导电性和导热性，适用于作为射频(模块)或天线等电子设备结构件。
在本申请的再一方面，本申请提出了一种电子设备，该电子设备包括前面所述的电子设备结构件。由此，该电子设备具有前面所述的电子设备结构件所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。
本领域技术人员应该理解，电子设备可以包括壳体组件、显示屏组件以及主板等，显示屏组件与壳体组件相连，且显示屏组件和壳体组件之间限定出安装空间，主板设置在安装空间内且与显示屏组件电连接。
本申请所述的电子设备的具体类型不受特别限制，例如，可以为手机、智能手表、掌上电脑或者笔记本电脑。上述电子设备可以为移动或便携式并执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任何一种。具体的，电子设备可以为移动电话或智能电话(例如，基于iPhone TM，基于Android TM的电话)，便携式游戏设备(例如Nintendo DS TM，PlayStation Portable TM，Gameboy Advance TM，iPhone TM)、膝上型电脑、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备，其他手持设备以及诸如手表、入耳式耳机、吊坠、头戴式耳机等，电子设备还可以为其他的可穿戴设备(例如，诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身或智能手表的头戴式设备(HMD))。
电子设备还可以是多个电子设备中的任何一个，多个电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图像专家组(MPEG-1或MPEG-2)音频层3(MP3)播放器，便携式医疗设备以及数码相机及其组合。
在一些情况下，电子设备可以执行多种功能(例如，播放音乐，显示视频，存储图片以及接收和发送电话呼叫)。如果需要，电子设备可以是诸如蜂窝电话、媒体播放器、其他手持设备、腕表设备、吊坠设备、听筒设备或其他紧凑型便携式设备的便携式设备。
下面通过具体的示例来说明本申请的技术方案：
示例1
称取环氧树脂，对其进行加热使环氧树脂熔融，向熔融的环氧树脂中加入铜粉和氧化铍，进行搅拌，搅拌过程中向混合物中加入双氰胺类固化剂，得到第一混合物；将第一混合物涂布在离型纸的一个表面上，将碳纤维铺在第一混合物远离离型纸的一侧，得到预浸料；将预浸料置于模压设备中，进行模压处理，之后保温保压，得到纤维增强塑料。其中，基于纤维增强塑料的总质量，环氧树脂的质量含量为20wt％～60wt％，铜粉的质量含量为6wt％～7wt％，碳化硅的质量含量为3wt％～10wt％，碳纤维的质量含量为22wt％～73wt％，双氰胺类固化剂的质量含量为1wt％～50wt％。
示例2
与示例1所不同的是，基于纤维增强塑料的总质量，环氧树脂的质量含量为20wt％～60wt％，铜粉的质量含量为4wt％～5wt％，碳化硅的质量含量为3wt％～10wt％，碳纤维的质量含量为22wt％～73wt％，双氰胺类固化剂的质量含量为1wt％～50wt％。
对比例1
对20片型号为21F0282的纤维增强塑料板材进行水镀，在板材表面形成铜镍金属层。
对各个示例和对比例的样品进行平面度测试、电阻测试以及导热性能测试。其中，平面度测试方法如下，针对不同的样品，设定固定测试点；然后通过电脑设定对应程序，标定对应测试点后，设备自行抓取对应的点位数据，本申请中在大面平面抓取6个点进行测量，取平面度的平均值作为平面度的测试结果。
对比例1中的20片21F0282样品水镀(化镀)前后的平面度测试结果参见下表1。
表121F0282样品水镀(化镀)前后的平面度测试结果
表1中平面度的单位为mm，平面度是指基片(样品)具有的宏观回凸高度相对理想平面的偏差，平面度是限制实际平面对其理想平面变动量的一项指标，用来控制被测实际平面的形状误差。
通过表1可知，水镀会显著影响样品的平面度，使样品的平面度变差。本申请提出的方法制备得到的纤维增强塑料则不需要进行水镀的操作，模压处理得到的样品具有较好的平面度。
图4示出了示例1的纤维增强塑料的电阻测试结果，图5示出了示例2的纤维增强塑料的电阻测试结果。由图4和图5可知，示例1和示例2的样品在RT(室温条件下20℃～25℃、相对湿度40％RH～70％RH)即时测试得到的xy方向和z方向的电阻均小于60mΩ，并且，示例1和示例2的样品在温度为60℃相对湿度为90％的条件下处理72小时(之后在室温静置2小时进行测试)，或者，温度为85℃相对湿度为85％的条件下处理72小时(之后在室温静置2小时进行测试)，或者，-40-85℃&72hrs(温度冲击测试，-40℃处理30min→85℃处理30min→-40℃处理30min→85℃处理30min……，其中，不同温度处理的转换时间小于5min，之后在室温静置2小时进行测试)，测得的不同方向的电阻率也均较小。总的来说，本申请提出的纤维增强塑料的同面电阻和异面电阻可下降至低于0.06Ω，并且，经环境测试电阻值不明显损失，上述处理条件对样品的导电性能没有明显的不良影响。对比例1中的样品xy方向的电阻小于20mΩ，z方向的电阻小于50mΩ。
另外，示例1和示例2的样品的导热系数均在50～100W/(m*K)范围内，导热性能显著高于对比例1中的样品。
总的来说，本申请提出的方法制备纤维增强塑料相对于水镀或PVD处理，具有以下优点：1、相较于水镀和物理气相沉积，本申请提出的方法可以大幅降低纤维增强塑料的制备成本，以厚度0.2mm、长度200mm、宽度100mm的样板件而论，成本从15元每片下降至2元每片。2、导电性能更优，本申请提出的方法制备的纤维增强塑料的同面电阻和异面电阻均可下降至低于0.06Ω，经环境测试电阻值不明显损失。3、本申请提出的方法制备纤维增强塑料不增加结构件厚度，而水镀和PVD都会涂上一层3-10微米的导电金属层，使得成型件厚度增加5-20微米。4、相较于水镀和物理气象沉积，本申请因为省掉了一步后处理，平面度更好，良率更高，产品质量更加稳定。5、相较于水镀，本申请制备过程中无有机溶剂，对环境更为友好。6、相较于贴附石墨方案，本申请提出的方法可以使制备成本大幅降低，以厚度0.2mm、长度200mm、宽度100mm的样板件而论，成本从3元～6元每片下降至1元每片以下。7、本申请提出的方法制备得到的纤维增强塑料的厚度更薄，相对于水镀或PVD，能减薄0.05mm以上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个示例”、“另一个示例”、“一些示例”等的描述意指结合该示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同示例以及不同示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
尽管上面已经示出和描述了本申请的示例，可以理解的是，上述示例不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述示例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (12)
1.一种纤维增强塑料，其特征在于，包括：树脂材料、导电粒子、导热粒子和纤维，其中，
所述树脂材料为热固性树脂或热塑性树脂，
所述导电粒子包括镍粉、铜粉、银粉、碳粉和镍包碳粉中的至少之一；
所述导热粒子包括石墨粉、石墨烯、碳纳米管、导热陶瓷、导热凝胶和相变材料中的至少之一；
所述纤维包括碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯和玻璃纤维中的至少之一。
2.根据权利要求1所述的纤维增强塑料，其特征在于，所述热固性树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、热固性聚酰亚胺、双马来酰亚胺、热固性聚醚醚酮和氰酸酯树脂中的至少之一；所述热塑性树脂包括聚碳酸酯、聚醚醚酮、尼龙和聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少之一。
3.根据权利要求1所述的纤维增强塑料，其特征在于，基于所述纤维增强塑料的总质量，所述树脂材料的质量含量为20wt％～60wt％，所述导电粒子的质量含量为3wt％～8wt％，所述导热粒子的质量含量为3wt％～10wt％，所述纤维的质量含量为22wt％～73wt％。
4.根据权利要求1所述的纤维增强塑料，其特征在于，所述导电粒子的粒径和所述导热粒子的粒径各自独立的为10nm～500μm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的纤维增强塑料，其特征在于，所述树脂材料为热固性树脂，所述纤维增强塑料进一步包括固化剂，所述固化剂包括双氰胺类固化剂和DDS中的至少之一，基于所述纤维增强塑料的总质量，所述固化剂的质量含量为1wt％～50wt％，
和/或，所述纤维增强塑料进一步包括增稠触变剂，所述增稠触变剂包括气相二氧化硅、有机膨润土、蓖麻油和聚酰胺中的至少之一，基于所述纤维增强塑料的总质量，所述增稠触变剂的质量含量为0wt％～20wt％。
6.一种制备权利要求1～5任一项所述的纤维增强塑料的方法，其特征在于，包括：
对热固性树脂加热以使所述热固性树脂熔融，
向熔融的所述热固性树脂中加入导电粒子和导热粒子，进行第一混合得到第一混合物；
将纤维铺在所述第一混合物的一侧，得到预浸料；
对所述预浸料进行成型处理，得到纤维增强塑料；
或者，所述方法包括：
向热塑性树脂中加入导电粒子、导热粒子和纤维，注塑成型得到纤维增强塑料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预浸料是通过溶液法或热熔法制备得到的。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预浸料是通过以下步骤制备的：
将所述第一混合物涂布在离型纸的表面；
将所述纤维铺在所述第一混合物远离所述离型纸的一侧。
9.根据权利要求6～8任一项所述的方法，其特征在于，在对所述预浸料进行所述成型处理之前，还包括对所述预浸料进行裁切。
10.根据权利要求6～8任一项所述的方法，其特征在于，所述热固性树脂熔融之后，向熔融的所述热固性树脂中加入增稠触变剂、所述导电粒子和所述导热粒子，对混合物进行搅拌，搅拌过程中加入固化剂，得到第一混合物。
11.一种电子设备结构件，其特征在于，所述电子设备结构件的至少部分是由权利要求1～5任一项所述的纤维增强塑料组成的。
12.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求11所述的电子设备结构件。
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