CN1293135C - 包含分散于聚合物基体中的较低含量导电纤维且屏蔽性能改善的复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于屏蔽电磁辐射的复合材料及其制备。一般地，本发明复合材料包含高度分散于聚合物基体中的导电纤维。本发明还涉及球丸及其制备。这些球丸用于制备所含导电纤维高度分散于聚合物基体中的复合材料。

Description

包含分散于聚合物基体中的较低含量导电纤维 且屏蔽性能改善的复合材料
发明领域
本发明涉及用于屏蔽电磁辐射的复合材料及其制备。一般地，本发明复合材料包含高度分散于聚合物基体中的导电纤维。本发明还涉及球丸及其制备。这些球丸用于制备所含导电纤维高度分散于聚合物基体中的复合材料。
发明背景
电子设备如计算机和其它数字设备逐步增长的使用已引起人们关注与电磁辐射如雷达波、微波和电子电路产生的电磁辐射有关的危害。基于这些关注，开发了电磁屏蔽复合材料用于：1)保护电子设备的使用者，2)保护电子设备，和3)保护周围电子设备。随着电子产业的发展，对可引入到电子产品并改善电磁屏蔽性能的材料的需求也在增加。
与传统金属材料相比，用导电材料制备的塑料制品尤其方便，因为它们重量轻、用注塑技术容易生产和成本低。一般地，这些导电材料是塑料和导电纤维的复合材料。
将导电纤维引入聚合物基体中时使用了大量传统技术以制备电磁屏蔽复合材料。这些技术的一个缺点是它们不能提供导电纤维在复合材料中的充分分散。导致导电纤维在复合材料中分散性很差的技术需要使用更大量的纤维以获得有效的电磁屏蔽性能。为了解决这一难题，传统技术已采用了几种机械方法将导电纤维和聚合物充分混合以制备复合材料产品。遗憾的是，将导电纤维和聚合物机械共混会产生应力且造成纤维的损坏如断裂或破损。这些损坏的纤维由于在复合材料制品中的导电能力降低使得它们的电磁屏蔽性能也降低。
制备电磁屏蔽复合材料的基本技术例如包括将热塑性塑料加热到熔融温度，而后捏炼进导电粉末纤维。遗憾地是，当导电纤维和熔融热塑性塑料捏炼时，由于捏炼螺杆和树脂剪切作用产生的切断作用，纤维经常断裂。这些纤维断裂成越来越小的片段使所得到的复合材料制品仅含有更短的断裂纤维。这些短纤维由于它们在复合材料制品中导电性降低造成了复合材料制品的电磁屏蔽性能降低。用断裂纤维制备的复合材料制品需要使用更大量的纤维并可能造成这样制备的复合材料制品产生脆性。此外，直接使用断裂纤维和粉末的操作人员在处理这些材料时会感到疼痛或发瘁。
为了避免直接共混入断裂纤维的问题，尝试通过用聚合物浸渍导电纤维并随后将浸渍过的纤维切成球丸形式来提供电磁屏蔽塑料化合物球丸。这一方法的例子包括使用连续长度的纤丝，它经过一个含熔融树脂的浴槽，借此这些纤丝被聚合物浸渍。一旦纤丝被浸渍过，它们就从浴槽中连续抽出，在通过热源以前或以后复合并冷却将熔融树脂结合在纤维周围。这些浸渍过的纤维被切成球丸，随后制备到复合材料制品中。浸渍技术的另一个例子包括使用几股(纤丝)组成的导电丝束。丝束被机械撑开使得几股(纤丝)间浸渍聚合物，随后纤丝集结成浸渍丝束，它被冷却并切成球丸。这些浸渍技术有很多缺点。一个缺点是浸渍技术相对缓慢并且繁重。此外浸渍技术通常不能提供聚合物和纤维足够的完整性。当浸渍过的纤维切成球丸时经常会破损并且会同树脂分离。当将球丸结合到复合材料中时，浸渍技术制备的球丸经常不能充分分散纤维并具有很差的电磁屏蔽能力。相信这是由于，至少部分是浸渍技术得到的聚合物和纤维没有足够的完整性。
与浸渍技术相关问题的一个可能解决方法是用聚合物鞘包裹或涂覆纤维。例如，授予Mayama等的美国专利4,530,779公开了先用偶联剂涂覆纤维丝束并随后用聚合物涂覆纤维。涂覆过的纤维被切成球丸。其它制备电磁屏蔽制品的尝试方法将导电纤维股通过聚合物材料浴槽以首先浸渍纤维。这些浸渍过的纤维用授予Soens的美国专利4,664,971和5,397,608所列举的第二聚合物材料包裹。这些包裹的纤维被切成球丸。上述Mayama等和Soens详述方法的一个缺点是这些方法制备的球丸自身不足以形成电磁屏蔽复合材料。必须在球丸中加入另外的聚合物材料，这需采用附加的共混步骤，此步骤常造成机械损坏如导电纤维的断裂或破损。导电纤维的机械损坏使复合材料具有很差的电磁屏蔽性能。另一方法，见Kosunga的美国专利4,960,642，公开了用寡聚物浸渍导电纤维和将所得浸渍过的纤维束用聚合物包裹。包裹的纤维束被切成球丸。Kosunga等人方法的一个主要缺点是纤维必须在压力下浸渍。
因此，本领域很久以来就需要一种方法在聚合物基体中充分分散导电纤维以制备电磁屏蔽复合材料。本发明提供了这样一种方法，没有任何与上面所述常规方法相同的缺点。与常规方法不同，本发明提供了一种具有改善的电磁屏蔽性能的复合材料，并避免了对导电纤维的不必要的机械损坏。本发明也提供了其自身可以结合到电磁屏蔽复合材料中的球丸，并且避免了将额外聚合物材料共混到球丸的步骤。而且本发明避免了常规方法常见的复杂和/或繁重的浸渍技术。
发明概述
本发明的对象是电磁屏蔽复合材料及其制备，其中复合材料包含在聚合物基体中高度分散的导电纤维。本发明的另一个对象是球丸，其自身可用于制备包含高度分散导电纤维的电磁屏蔽复合材料。球丸包含导电纤维芯、化学处理剂和包鞘聚合物。
根据本发明，通过将导电纤维用化学试剂处理从而得到化学处理过的纤维来制备球丸。然后化学处理过的纤维用聚合物鞘包裹从而得到鞘包裹纤维股。鞘包裹纤维股接着切成球丸。
鞘包裹纤维股被切成球丸，它不需要任何额外聚合物，可被结合到电磁屏蔽复合材料中，球丸优选平均直径从2mm~12mm。
导电纤维股包含多根集结在一起的纤维，纤维由任何导电材料组成。集结纤维可完全由金属，金属合金或导电聚合物组成。集结纤维也可包含经涂覆，电镀或其它处理后纤维能够导电的有机或无机纤维。优选的导电纤维股包含至少40根集结在一起的纤维。
最终聚合物鞘包裹的球丸最多应该包含不超过8wt％的化学处理剂，优选不超过5％。高于8wt％的量会导致注塑时的一些问题如尾气和尾流。优选地，化学处理剂包含液体形式(水相或优选非-水相)的有机材料，前者的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不高于1500厘泊(cps)(1.5Pa.s)，优选不高于800cps(0.8Pa.s)，更优选不高于200cps(0.2Pa.s)。化学处理剂的有机材料也应和聚合物鞘相容。优选地，化学处理剂包含有机单体或聚合度低于20的寡聚体。组成本发明化学处理剂的适当有机材料例子包括：双酚A、丙氧基化的双酚A，二苯基醚、二苯基砜、1，2-二苯乙烯、双酚A的二缩水甘油醚、异氰脲酸三缩水甘油酯、柠檬酸、季戊四醇、二氰基二酰亚胺、4，4’-磺酰二苯胺、3，3’-磺酰二苯胺、硬脂酸酯封端的丙二醇富马酸酯寡聚物、硬脂酸丁氧乙基酯、碳酸亚乙酯、失水山梨糖醇单硬脂酸酯、氢化植物油。
可通过本领域熟知的方法使用化学处理剂。优选地将一股导电纤维拖曳通过含化学处理剂的浴槽，化学处理剂加热到80℃-180℃(176-356)使粘度不高于1500cps(1.5Pa.s)，优选不高于800cps(0.8Pa.s)，更优选不高于200cps(0.2Pa.s)。优选地，在纤维股进入浴槽前首先将其加热以促进化学处理剂进入其缝隙的芯吸作用。尽管不是优选的，但可通过采用美国专利6,099,910所述的方法使用化学处理剂。因此，化学处理剂可施用到单独的纤维，纤维随后集结形成浸渍纤维股，接着用包鞘聚合物将纤维股包鞘。
聚合物鞘可含任何聚合物如热固性或热塑性聚合物。如果化学处理的纤维股用热固性聚合物包鞘，热固性聚合物可不经固化或部分固化。热固性聚合物应是可热或光转化的，单独或与催化剂、促进剂、交联剂一起使用形成本发明的电磁屏蔽复合材料。举例来说，一些用作本发明聚合物鞘的聚合物包括：聚酯、聚醚、聚碳酸酯、环氧化物、酚、环氧酚醛、环氧-聚氨酯、脲类树脂、苯酚甲醛树脂、蜜胺树脂、蜜胺硫脲树脂、脲-醛树脂、醇酸树脂、聚硫树脂、乙烯基有机预聚物、多官能化乙烯基醚、环醚、环酯、聚碳酸酯-共酯、聚碳酸酯-共-硅橡胶、聚醚酯、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺和聚氯乙烯。聚合物材料可以单独使用或同共聚物一起使用，也使用了相容的聚合物的共混物。简而言之，可选择任何常规的聚合物材料，特意选择的聚合物对本发明一般来讲并不重要。优选的聚合物是聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯、聚丙烯和尼龙。
包鞘聚合物施用到化学处理过的纤维股上使纤维股完全用聚合物包封，得到包含化学处理过的导电纤维股内芯的材料，纤维股被具有相对均匀厚度的聚合物鞘包鞘。可以采用常规的电线包塑方法来包鞘本发明化学处理过的纤维股。这些方法包括将化学处理过的纤维股通过单孔挤出口模，此口模提供熔融聚合物以包裹纤维股。优选的电线包塑方法描述于美国专利6,099,910。
一旦化学处理过的纤维股用聚合物鞘包裹，它可被切成随后结合到电磁屏蔽复合材料中的球丸，而不需要任何额外聚合物或其它成分。任何常规的切碎机可以用于本发明。
具体地说，本发明涉及以下方面：
1.能够被结合到电磁屏蔽复合材料中的球丸，其中所述球丸包含导电纤维芯；其中所述纤维芯具有包含有机材料的涂层，有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过1500厘泊(1.5Pa.s)；并且其中所述纤维芯和涂层用聚合物包裹。
2.第1项的球丸，其中球丸能够被结合到复合材料中，而不需要额外的任何其它材料。
3.第1项的球丸，其中球丸的平均长度在2-12mm。
4.第1项的球丸，其中芯为纤维股，包含至少40根导电纤维组成的纤维束。
5.第1项的球丸，其中有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过400厘泊(0.4Pa.s)。
6.第1项的球丸，其中有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过200厘泊(0.2Pa.s)。
7.第1项的球丸，其中有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过75厘泊(0.075Pa.s)。
8.第1项的球丸，其中有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过5厘泊(0.005Pa.s)。
9.第1项的球丸，其中有机材料包含单体或寡聚物或其混合物。
10.第1项的球丸，其中有机材料选自双酚A、丙氧基化的双酚A、二苯基醚、二苯基砜、1，2-二苯乙烯、双酚A的二缩水甘油醚、异氰脲酸三缩水甘油酯、柠檬酸、季戊四醇、二氰基二酰亚胺、4，4’-磺酰二苯胺、3，3’-磺酰二苯胺、硬脂酸酯封端的丙二醇富马酸酯寡聚物、硬脂酸丁氧乙基酯、碳酸亚乙酯、失水山梨糖醇单硬脂酸酯、氢化植物油及其混合物。
11.第1项的球丸，其中聚合物是热固性或热塑性聚合物。
12.第1项的球丸，其中聚合物选自聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯、聚丙烯和尼龙。
13.第1项的球丸，其中所包含的芯选自碳纤维、镀金属碳纤维、镀金属玻璃纤维、金属纤维、金属合金纤维及其混合物。
14.一种制备能够被结合到电磁屏蔽复合材料中的球丸的方法，步骤包括：
a)通过用包含有机材料的化学处理剂涂敷导电纤维制备化学处理过的纤维股，有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过1500厘泊(1.5Pa.s)；
b)通过用聚合物包裹化学处理过的纤维股制备包鞘的纤维股；和
c)将包鞘的纤维股切成球丸。
15.一种通过结合第1项的球丸来制备电磁屏蔽产品的方法。
附图简述
图1表示常规方法制备的复合材料和根据本发明制备的复合材料的电磁屏蔽性能比较。
发明详述
本发明电磁屏蔽复合材料在聚合物基体中含高度分散量的导电纤维，与具有同量和同种类型导电纤维的传统电磁屏蔽复合材料相比，它一般具有更强的屏蔽性能。图1举例说明了使用低量导电纤维却具有改善的屏蔽性能。图1的x轴代表了导电纤维的量占复合材料的wt％而y轴代表了根据ASTM D4935测量的复合材料的电磁屏蔽性能分贝数。图1中的两个点是根据常规方法制备的电磁屏蔽复合材料的两个对比样品。对比样品根据标题是下述实施例32-33所概括的方法制备。线性拟合线通过连线对比样品点绘出，对比样品点包括点(0，0)，图1的另外两个点是根据本发明制备的电磁屏蔽复合材料的两个发明样品。发明样品根据标题是下述实施例30-31概括的方法制备。在图1中看到，根据本发明制备的复合材料在任何给定纤维含量下普遍具有增强的屏蔽性能。
在本发明的一个实施方案中，用于制备本发明电磁屏蔽复合材料的球丸根据下面描述的方法制备。导电纤维股置于拉伸粗纱架上，如Compensating Tension Controls公司(CTC)提供的Unwind TensionCompensator Model 800C012。纤维股接着在恒定拉力下通过管式炉如55035A型(Lindberg，304Hart St.，Wartertown，Wisconsin)。管式炉一般在800(427℃)下操作，这为纤维的表面提供了足够的热能来促进化学处理剂芯吸到单独的纤丝上。加热的纤维接着通过一种化学处理剂应用装置，此装置可通过将0.125英寸(3.175cm)宽的凹槽加工到6英寸(15.24cm)×0.50英寸(1.27cm)×1英寸(2.54cm)的铜条上制造。一般而言，凹槽深度从两端为0.50英寸(1.27cm)到中间为0.25英寸(0.63cm)变化。典型地，凹槽的底部有两个孔，化学处理剂可泵抽通过它们。合适的泵是Zenith model HPB，传输能力为0.297cc/转，由在北卡罗莱纳州桑福德Parker Hannifin公司的Zenith Pumps部提供。化学处理剂可经金属管被传送到涂布器上，从置于实验加热板上的加热贮槽泵抽上来，典型地为1加仑的金属漆。接着化学处理过的纤维股通过充满熔融热塑性塑料的单孔挤出包塑口模，例如，新泽西州的Killion公司提供的KN-200型，2英寸螺杆(5.08cm)，最大转速100rpm的挤出机。接着供应到挤出机上的热塑性树脂优选用位于俄亥俄州的IMS公司提供的N-2型树脂干燥炉干燥。化学处理过的纤维股用熔融热塑性树脂包裹后，它脱离挤出包塑口模并立即进入12英尺(3.66米)长充满水的冷却槽。水浴中的水通过使用如位于伊利诺斯州的Haskris公司提供的R100型冷却单元保持在室温或更低。当包鞘纤维股脱离冷却槽后，使热塑性塑料包鞘的丝束通过空气刀除掉过量的水，如Massachusetts的Berlyn公司提供的HV-1型空气刀。通过使用位于密歇根州的Conair/Jetro公司提供的Conair 204T型切碎机将包塑材料切成单独的4毫米长来制备球丸。球丸在注塑到测试样品或复合材料成品部件内之前先用上述方法干燥。
本发明使用的合适导电纤维由大量供应商提供。不锈钢纤维可由位于乔治亚州的Bekaert Corporation/Bekaert Fibre TechnologiesMarietta提供，产品号为Beki-Shield BU08/5000CRE和Beki-ShieldBU08/12000CRE。一类电镀的金属涂布碳纤维可由位于纽约的Composite Material，L.L.C提供，产品号为PPO-1200-NiCuNi、PPO-1200-NiCu和PPO-1200-Ni。另一类电镀的金属涂布碳纤维由加利福尼亚州的Toho碳纤维公司提供，产品号为G30-50012KA203MC。另一类金属涂布碳纤维由位于新泽西州的Inco Special Products公司提供，产品号为INCOFIBER12K20镍涂布碳纤维和INCOFIBER12K50镍涂布碳纤维。碳纤维采用加利福尼亚州的Toho碳纤维公司提供的G30-500HTA7CNS01和加利福尼亚州的Grafil公司提供的Grafil34-700 12K。
本发明使用的合适导电纤维股可通过本领域熟知的传统方法制备。例如，由40根铜纤丝构成的丝束可由10个线轴的awg-41裸铜线来制备，awg-41裸铜线由新罕布什尔州的Elektrisola公司提供，方法是将10个线轴上的10根分离的导线缠到一个线轴上形成10根纤丝组成的丝束。同样，4条这样包含10根纤丝的丝束通过将它们缠到一个线轴上形成40根纤丝组成的丝束。
实施例：
电磁干涉(EMI)屏蔽测试根据ASTM D 4935进行。这需要测试夹具来夹住直径为4英寸的注塑测试样品。合适的ASTM D 4935样品夹具由纽约的Electro-Metrics公司以商品提供。合适的分析仪是HPRF矢量网络分析仪，由科罗拉多州的Agilent Technologies以商品提供。这为30Mhz-1.2Ghz的频率范围提供了平均屏蔽效率数。表面电导率采用ASTM D257描述的方法测量。
下面实施例使用的硬脂酸酯封端的富马酸丙二醇酯寡聚物(PGF-ST)化学处理剂制备方法如下：在10加仑不锈钢反应器中加入8.885kg的丙二醇(Ashland Chemical公司，Columbus，俄亥俄州)，8.469kg的富马酸(Huntsman Specialty Chemical)，13.84kg硬脂酸(AldrichChemical)和31.19g的二丁基氧化锡(DBTO)催化剂，催化剂由宾夕法尼亚州的Elf Atochem以商标名Fascat 4201提供。为了稳定性，在反应器中加入由威斯康星州的Aldrich Chemical提供的3.51g、112.5ppm苯氢醌(THQ)。丙二醇(PG)，富马酸(FA)和硬脂酸(ST)的摩尔投料比为4∶3∶2，还需加入20％的丙二醇以补充反应过程中蒸馏柱上丙二醇的损失。混合物在氮气保护下加热到390(199℃)反应5小时。反应终点通过测量硬脂酸酯封端的PG-富马酸酯产物的粘度来确定，此时产物的粘度由ICI锥形和平板粘度计在50℃(122)下测得，为150-190厘泊(0.15Pa.s-0.19Pa.s)。观察反应终点的酸值范围在0-2毫当量KOH/g树脂。
实施例1
2kg丙氧基化的双酚A加入1加仑的金属漆桶中。此化学处理剂在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含内容物的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，双-A-二酚的粘度为1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝5.63g/min；挤出机＝277.48g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCuNi，平均产量为1.42g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.69kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用83.24kg的热塑性树脂包裹，得到97.93kg的复合材料球丸，其组成为：13.27％的NiCuNi纤维，1.73％的双-A-二酚化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为48db。
实施例2
5kg PGF-ST加入1加仑的金属漆桶中。此化学处理剂在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含内容物的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，聚酯寡聚物的粘度为150cps(0.15Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝16.5g/min；挤出机＝357.9g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCuNi，平均产量为1.42g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用4.6kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用99.7kg的热塑性树脂包裹，得到117.3kg的复合材料球丸，其组成为：11.1％的NiCuNi纤维，3.9％的PGF-ST化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为22db。
实施例3
6kg碳酸亚乙酯加入1加仑的金属漆桶。此化学处理剂不经加热。含内容物的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在室温70(21.1℃)。在此温度下，单体的粘度为1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝19g/min；挤出机＝376g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCuNi，平均产量为1.55g/m，没有将其加热。在这些条件下，用5.2kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用103.3kg的热塑性树脂包裹，得到121.5kg的复合材料球丸，其组成为：10.7％的NiCuNi纤维，4.3％的碳酸亚乙酯化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好，但质量没有上面的两个实施例好。偶尔可以在球丸本体内看到一些松散的纤丝。将处于熔融温度570(299)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×2mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为49db。
实施例4
通过将1.5kg、6.57摩尔的双酚-A加入到1加仑金属漆桶里所含的1.5kg双酚-A-丙氧基化物中制得4.38摩尔溶液。此化学处理剂混合物在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度为40cps(0.04Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.25g/min；挤出机＝271.53g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.37g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为75db，表面电阻系数为0.6-52ohm/sq。
实施例5
通过将1.5kg、0.29摩尔的脱水山梨糖醇单硬脂酸酯加入到1加仑金属漆桶里所含的1.5kg双酚-A-丙氧基化物中制得0.19摩尔溶液。此化学处理剂混合物在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度为40cps(0.04Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.25g/min；挤出机＝271.53g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.37g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的双-A-二酚/脱水山梨糖醇单硬脂酸酯化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为75db。
实施例6
4kg蓖麻油加入1加仑的金属漆桶。此化学处理剂不经加热。含内容物的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在室温70(21.1℃)。在此温度下，单体的粘度为1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝10g/min；挤出机＝308g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCuNi，平均产量为1.45g/m，没有将其加热。在这些条件下，用2.93kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用90.24kg的热塑性树脂包裹，得到106.17kg的复合材料球丸，其组成为：12.2％的NiCuNi纤维，2.8％的蓖麻油化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好，但质量没有上面的两个实施例好。偶尔可以在球丸本体内看到一些松散的纤丝。将处于熔融温度580(304℃)下的球丸注塑到180(82.2℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为13db。
实施例7
通过将0.6kg、3.12摩尔柠檬酸加入到1加仑金属漆桶里所含的2.4kg双酚-A-丙氧基化物中制得1.30摩尔溶液。此化学处理剂混合物在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度为3cps(0.003Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝5.75g/min；挤出机＝250g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.26g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的双-A-二酚/柠檬酸化学处理剂和85％聚碳酸酯，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为81db，表面电阻系数为0.2-93ohm/sq。
实施例8
通过将1.5kg、0.29摩尔脱水山梨糖醇单硬脂酸酯加入到1加仑金属漆桶里所含的1.5kg双酚-A-丙氧基化物中制得0.19摩尔溶液。此化学处理剂混合物在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度为40cps(0.04Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.25g/min；挤出机＝271.53g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.37g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的双-A-二酚/脱水山梨糖醇单硬脂酸酯化学处理剂和85％聚碳酸酯，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为82db，表面电阻系数为0.4-11.1ohm/sq。
实施例9
将3kg脱水山梨糖醇单硬脂酸酯加入到1加仑金属漆桶里。此化学处理剂在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，脱水山梨糖醇单硬脂酸酯的粘度为1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝7g/min；挤出机＝304.1g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.42g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的脱水山梨糖醇单硬脂酸酯化学处理剂和85％聚碳酸酯，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为84db，表面电阻系数为0.2-1.2ohm/sq。
实施例10
4kg矿物油加入1加仑的金属漆桶。此化学处理剂不经加热。含内容物的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在室温70(21.1℃)。在此温度下，单体的粘度小于1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝9.6g/min；挤出机＝313.2g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCuNi，平均产量为1.50g/m，没有将其加热。在这些条件下，用2.73kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用89.15kg的热塑性树脂包裹，得到104.9kg的复合材料球丸，其组成为：12.4％的NiCuNi纤维，2.6％的矿物油化学处理剂和85％聚对苯二甲酸丁二醇酯，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好，但质量没有下面的两个实施例好。偶尔可以在球丸本体内看到一些松散的纤丝。将处于熔融温度560(293℃)下的球丸注塑到180(82.2℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为21db。
实施例11
通过将1.5kg、0.29摩尔脱水山梨糖醇单硬脂酸酯加入到1加仑金属漆桶里所含的1.5kg双酚-A-丙氧基化物中制得0.19摩尔溶液。此化学处理剂混合物在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度小于1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.25g/min；挤出机＝271.53g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.37g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的双-A-二酚/脱水山梨糖醇单硬脂酸酯化学处理剂和85％聚对苯二甲酸丁二醇酯，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度560(293℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为71db，表面电阻系数为0.9-35ohm/sq。
实施例12
将3kg丁氧基乙基硬脂酸酯加入到1加仑金属漆桶里。此化学处理剂在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，丁氧基乙基硬脂酸酯的粘度小于1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝7g/min；挤出机＝304.1g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.53g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的丁氧基乙基硬脂酸酯化学处理剂和85％聚对苯二甲酸丁二醇酯。其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度560(293℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为73db，表面电阻系数为4.4-999ohm/sq。
实施例13
将3kg氢化的植物油加入到1加仑金属漆桶里。此化学处理剂在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，氢化的植物油的粘度小于1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.6g/min；挤出机＝286.7g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.44g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的氢化的植物油化学处理剂和85％聚对苯二甲酸丁二醇酯，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度560(293℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTMD4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为79db，表面电阻系数为1.2-41ohm/sq。
实施例14
将5kg碳酸亚乙基酯加入1加仑的金属漆桶。此化学处理剂不经加热。含内容物的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在室温70(21.1℃)。在此温度下，单体的粘度小于1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝17g/min；挤出机＝365g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCuNi，平均产量为1.55g/m，没有将其加热。在这些条件下，用4.7kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用100.1kg的热塑性树脂包裹，得到121.5kg的复合材料球丸，其组成为：11％的NiCuNi纤维，4％的碳酸亚乙基酯化学处理剂和85％聚丙烯，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好，但质量没有上面的实施例13好。偶尔可以在球丸本体内看到一些松散的纤丝。将处于熔融温度535(279℃)下的球丸注塑到130(54.4℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×2mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为70db，表面电阻系数为5-25ohm/sq。
实施例15
通过将0.6kg、3.12摩尔柠檬酸加入到1加仑金属漆桶里所含的2.4kg双酚-A-丙氧基化物中制得1.30摩尔溶液。此化学处理剂混合物在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度为3cps(0.003Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.65g/min；挤出机＝289g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.45g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的双-A-二酚/柠檬酸化学处理剂和85％聚丙烯，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度535(279℃)下的球丸注塑到130(54.4℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为85db，表面电阻系数为0.6-9.6ohm/sq。
实施例16
通过将0.75kg、3.29摩尔的双酚-A加入到1加仑金属漆桶里所含的2.25kg双酚-A-丙氧基化物中制得2.19摩尔溶液。此化学处理剂混合物在330(165℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度为小于1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.65g/min；挤出机＝289g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCu，平均产量为1.45g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的NiCu纤维，1.96％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和85％的尼龙，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为77db，表面电阻系数为2.9-450ohm/sq。
实施例17
将4kg PGF-ST加入到1加仑金属漆桶里。此化学处理剂在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含内容物的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，聚酯寡聚物的粘度为30cps(0.03Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝13g/min；挤出机＝338g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCuNi，平均产量为1.53g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用3.62kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用94.2kg的热塑性树脂包裹，得到110.8kg的复合材料球丸，其组成为：11.7％的NiCuNi纤维，3.3％的PGF-ST化学处理剂和85％ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度490(254.4℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×2mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为68db。
实施例18
将5kg PGF-ST加入到1加仑金属漆桶里。此化学处理剂在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含内容物的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，聚酯寡聚物的粘度为30cps(0.03Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝16.4g/min；挤出机＝375g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCuNi，平均产量为1.63g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用4.32kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用98.1kg的热塑性树脂包裹，得到115.4kg的复合材料球丸，其组成为：11.3％的NiCuNi纤维，3.7％的PGF-ST化学处理剂和85％聚对苯二甲酸乙二醇酯，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度560(293℃)下的球丸注塑到180(82.2℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×2mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为82db，表面电阻系数为2-5ohm/sq。
实施例19
将5kg碳酸亚乙酯加入1加仑的金属漆桶。此化学处理剂不经加热。含内容物的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在室温70(21.1℃)。在此温度下，单体的粘度为1cps(0.001Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝16g/min；挤出机＝332g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是NiCuNi，平均产量为1.40g/m，没有将其加热。在这些条件下，用4.9kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用101.3kg的热塑性树脂包裹，得到119.1kg的复合材料球丸，其组成为：10.9％的NiCuNi纤维，4.1％的碳酸亚乙酯化学处理剂和85％HIPS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好，但质量没有上面两个实施例好。偶尔可以在球丸本体内看到一些松散的纤丝。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×2mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。偶尔可以看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为73db，表面电阻系数为8-50ohm/sq。
实施例20
通过将1.5kg、6.57摩尔的双酚-A加入到1加仑金属漆桶里所含的1.5kg双酚-A-丙氧基化物中制得4.38摩尔溶液。此化学处理剂混合物在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度为40cps(0.04Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.75g/min；挤出机＝293.25g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是不锈钢，平均产量为1.48g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的不锈钢纤维，1.96％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为53db，表面电阻系数高于20ohm/sq。
实施例21
使用与实施例20相同的化学处理剂和导电纤维，可通过设定如下处理参数制得含有低浓度导电纤维的样品：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.75g/min；挤出机＝465.75g/min；切碎机＝4mm切片长度。在这些条件下，用1.31kg的化学处理剂涂敷8.7kg的导电纤维，接着混合物用90.05kg的热塑性树脂包裹，得到100.05kg的复合材料球丸，其组成为：8.7％的不锈钢纤维，1.3％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和90％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的10％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为45db。
实施例22
电镀镍涂覆碳导电纤维，平均产量为1.39g/m，通过实施例20描述的方法处理。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.35g/min；挤出机＝275.87g/min；切碎机＝4mm切片长度。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的Ni-C纤维，1.96％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTMD4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为74db，表面电阻系数为1-14ohm/sq。
实施例23
使用与实施例20相同的化学处理剂和导电纤维，可通过设定如下处理参数制得含有低浓度导电纤维的样品：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.35g/min；挤出机＝438.15g/min；切碎机＝4mm切片长度。在这些条件下，用1.31kg的化学处理剂涂敷8.69kg的导电纤维，接着混合物用90.05kg的热塑性树脂包裹，得到100.05kg的复合材料球丸，其组成为：8.7％的导电纤维，1.3％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和90％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的10％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为61db。
实施例24
化学气相沉积(CVD)镍涂覆碳导电纤维，平均产量为2.01g/m，通过实施例20描述的方法处理。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝9.3g/min；挤出机＝399.69g/min；切碎机＝4mm切片长度。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的CVD-Ni-C纤维，1.96％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为80db，表面电阻系数为0.3-48ohm/sq。
实施例25
使用与实施例24相同的化学处理剂和导电纤维，可通过设定如下处理参数制得含有低浓度导电纤维的样品：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝9.2g/min；挤出机＝634.8g/min；切碎机＝4mm切片长度。在这些条件下，用1.31kg的化学处理剂涂敷8.69kg的导电纤维，接着混合物用90.05kg的热塑性树脂包裹，得到100.05kg的复合材料球丸，其组成为：8.7％的CVD-Ni-C纤维，1.3％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和90％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的10％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为73db。
实施例26
使用与实施例4相同的化学处理剂和平均产量为1.36g/m的NiCu导电纤维，可通过设定如下处理参数制得含有低浓度导电纤维的样品：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.2g/min；挤出机＝427.8g/min；切碎机＝4mm切片长度。在这些条件下，用1.31kg的化学处理剂涂敷8.69kg的导电纤维，接着混合物用90.05kg的热塑性树脂包裹，得到100.05kg的复合材料球丸，其组成为：8.7％的导电纤维，1.3％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和90％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的10％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为71db。
实施例27
一个由40根铜导线纤丝组成的实验丝束，平均产量为1.36g/m，通过实施例4描述的方法处理。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.2g/min；挤出机＝269.36g/min；切碎机＝4mm切片长度。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的导电纤维，接着混合物用84.72kg的热塑性树脂包裹，得到99.67kg的复合材料球丸，其组成为：13.04％的铜纤维，1.96％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和85％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的15％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为14db。
实施例28
使用与实施例16相同的化学处理剂和平均产量为0.82g/m的碳纤维，可通过设定如下处理参数制得含有极低浓度导电纤维的样品：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.3g/min；挤出机＝1010.4g/min；切碎机＝4mm切片长度。在这些条件下，用1.2kg的化学处理剂涂敷4.8kg的导电纤维，接着混合物用194kg的热塑性树脂包裹，得到200kg的复合材料球丸，其组成为：2.4％的导电纤维，0.6％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和97％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的3％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×2mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为17db，表面电阻系数为600-7000ohm/sq。
实施例29
使用与实施例16相同的化学处理剂和平均产量为0.82g/m的碳纤维，可通过设定如下处理参数制得含有高浓度导电纤维的样品：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝6.3g/min；挤出机＝125g/min；切碎机＝4mm切片长度。在这些条件下，用4kg的化学处理剂涂敷16kg的导电纤维，接着混合物用80kg的热塑性树脂包裹，得到100kg的复合材料球丸，其组成为：16％的导电纤维，4％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和80％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的20％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×2mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为56db，表面电阻系数为3-8ohm/sq。
实施例30(发明样品15％纤维)
通过将1.5kg、6.57摩尔的双酚-A加入到1加仑金属漆桶里所含的1.5kg双酚-A-丙氧基化物中制得4.38摩尔溶液。此化学处理剂混合物在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度为40cps(0.04Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝9.20g/min；挤出机＝337.17g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是电镀镍碳纤维，平均产量为2.01g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.95kg的化学处理剂涂敷13kg的镍涂覆碳导电纤维，接着混合物用71.47kg的热塑性树脂包裹，得到86.40kg的复合材料球丸，其组成为：15.04％的镍涂覆碳纤维，2.26％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和87.2％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的17.3％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为80db，表面电阻系数低于3.1ohm/sq。
实施例31(发明样品10％纤维)
通过将1.5kg、6.57摩尔的双酚-A加入到1加仑金属漆桶里所含的1.5kg双酚-A-丙氧基化物中制得4.38摩尔溶液。此化学处理剂混合物在130(54.4℃)烘箱中加热3小时。热平衡后，含此均匀化学处理剂的容器置于前面所述处理装置的加热板上，温度保持在120(48.9℃)。在此温度下，溶液的粘度为40cps(0.04Pa.s)。处理参数设定如下：牵引机＝30.48m/min；Zenith泵＝9.20g/min；挤出机＝542.8g/min；切碎机＝4mm切片长度。所用导电纤维是电镀镍碳纤维，平均产量为2.01g/m，将其通过管式加热炉加热。在这些条件下，用1.31kg的化学处理剂涂敷8.7kg的镍涂覆碳导电纤维，接着混合物用77.0kg的热塑性树脂包裹，得到87.0kg的复合材料球丸，其组成为：10.0％的镍涂覆碳纤维，1.5％的双-A-二酚/双酚A化学处理剂和88.5％PC-ABS，其中化学处理的镀金属纤维丝束占复合材料化合物成品的11.5％。球丸尺寸和形状均匀，纤维束在热塑性塑料鞘中锚定和中心定位良好。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为60db，表面电阻系数低于3.1ohm/sq。
实施例32(对比样品15％纤维)
本实施例使用的材料是由Inco Special Products公司(618Lawlins Rd，Wyckoff，NJ 07481)提供的INCOSHIELDTMPMMA镍涂覆长纤维。根据该产品的文字使用说明，1.13kg这种镍涂覆长纤维与3.4kg干燥的PC/ABS在由Littleford Bros公司(Florence，KY41042)提供的FM-130D型Littleford混合器中混合。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸混合物注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为64db，表面电阻系数低于21ohm/sq。
实施例33(对比样品-10％纤维)
与上例一样，本实施例使用的材料也是由Inco Special Products公司(618 Lawlins Rd，Wyckoff，NJ 07481)提供的INCOSHIELDTMPMMA镍涂覆长纤维。根据该产品的文字使用说明，0.758kg这种镍涂覆长纤维与3.8kg干燥的PC/ABS在由Littleford Bros公司(Florence，KY41042)提供的FM-130D型Littleford混合器中混合。将处于熔融温度570(299℃)下的球丸混合物注塑到150(65.5℃)的模具中。所得直径为4英寸(10.16cm)×1mm圆片测试样品所含导电纤维很好地分散于复合材料中。没有看到未分散的纤维束。ASTM D4935测试测得复合材料的屏蔽有效值为42db，表面电阻系数低于1000ohm/sq。
虽然已经在此展示并描述了优选的实施方案，但应该理解大量的变化和修饰是可能的。因此，应该理解并没有将本发明限制在本文所公开的内容中的意图，有权力保留在所附权利要求书中限定的此发明范围内的所有变化和修饰。

Claims (15)

1.能够被结合到电磁屏蔽复合材料中的球丸，其中所述球丸包含导电纤维芯；其中所述纤维芯具有包含有机材料的涂层，有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过1500厘泊(1.5Pa.s)；并且其中所述纤维芯和涂层用聚合物包裹。
2.权利要求1的球丸，其中球丸能够被结合到复合材料中，而不需要额外的任何其它材料。
3.权利要求1的球丸，其中球丸的平均长度在2-12mm。
4.权利要求1的球丸，其中芯为纤维股，包含至少40根导电纤维组成的纤维束。
5.权利要求1的球丸，其中有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过400厘泊(0.4Pa.s)。
6.权利要求1的球丸，其中有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过200厘泊(0.2Pa.s)。
7.权利要求1的球丸，其中有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过75厘泊(0.075Pa.s)。
8.权利要求1的球丸，其中有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过5厘泊(0.005Pa.s)。
9.权利要求1的球丸，其中有机材料包含单体或寡聚物或其混合物。
10.权利要求1的球丸，其中有机材料选自双酚A、丙氧基化的双酚A、二苯基醚、二苯基砜、1，2-二苯乙烯、双酚A的二缩水甘油醚、异氰脲酸三缩水甘油酯、柠檬酸、季戊四醇、二氰基二酰亚胺、4，4’-磺酰二苯胺、3，3’-磺酰二苯胺、硬脂酸酯封端的丙二醇富马酸酯寡聚物、硬脂酸丁氧乙基酯、碳酸亚乙酯、失水山梨糖醇单硬脂酸酯、氢化植物油及其混合物。
11.权利要求1的球丸，其中聚合物是热固性或热塑性聚合物。
12.权利要求1的球丸，其中聚合物选自聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯、聚丙烯和尼龙。
13.权利要求1的球丸，其中所包含的芯选自碳纤维、镀金属碳纤维、镀金属玻璃纤维、金属纤维、金属合金纤维及其混合物。
14.一种制备能够被结合到电磁屏蔽复合材料中的球丸的方法，步骤包括：
a)通过用包含有机材料的化学处理剂涂敷导电纤维制备化学处理过的纤维股，有机材料的粘度在80℃-180℃(176-356)的温度范围内不超过1500厘泊(1.5Pa.s)；
b)通过用聚合物包裹化学处理过的纤维股制备包鞘的纤维股；和
c)将包鞘的纤维股切成球丸。
15.一种通过结合权利要求1的球丸来制备电磁屏蔽产品的方法。
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