[發明專利]一種電磁防護塑料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010928628.3
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN111978712B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 劉勝;覃波;賀君;孫小剛
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: C08L77/00
• 分類號: C08L77/00;C08L69/00;C08L55/02;C08L35/06;C08L51/06;C08K13/06;C08K9/02;C08K9/06;C08K9/00;C08K7/06;C08K7/00;C08K3/14;C08K7/24;B29C45/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧星耀

一種電磁防護塑料及其制備方法，該電磁防護塑料由以下原料混配制成：塑料基體、增容劑、碳纖維、二維Ti₃C₂納米片、石墨烯氣凝膠、偶聯劑。其制備方法包括如下步驟：物料混煉、擠出造粒、注塑成型。本發明電磁防護塑料的電磁屏蔽波段范圍寬，綜合力學性能優良，且制備工藝簡單，適用于需要防電磁輻射的電子器件外殼等功能塑料的制作。

技術領域

本發明涉及一種功能性非金屬復合材料，尤其是涉及一種電磁防護塑料及其制備方法。

背景技術

隨著電磁波信息技術的廣泛應用，電子、電氣及通信設備向精密化、智能化、集成化、高頻化方向發展，與此同時，有限空間中的電磁環境急劇惡化，諸如電磁干擾、電磁信息泄密、電磁環境污染等電磁輻射對工業環境帶來不利影響，也對人類健康構成威脅。

電磁屏蔽材料或吸波材料能夠反射或衰減電磁信號，降低電磁輻射。傳統的電磁屏蔽材料如金屬材料Ni、Cu、Ag、坡莫合金或金屬導電網，雖具有良好的電磁波屏蔽作用或損耗能力，但是由于其自身密度大，與其形成復合材料填充量高，應用受到限制。工程塑料具有力學性能好、重量小、可柔性化等特點，在很多領域開始逐步替代一些傳統電磁屏蔽材料，尤其是電子器件或設備的外殼材料。工程塑料不具備對電磁波的屏蔽和損耗能力，將具有屏蔽作用或損耗能力的介質填充至塑料基體中形成復合材料，賦予塑料材料電或磁的功能特性，約束或限制場源中電磁輻射，能夠實現工程塑料自身的電磁防護作用。復合型電磁防護塑料是一種很重要的防止電子公害的防護性功能材料。

電磁屏蔽填料對復合型電磁防護塑料的功能性起著重要的作用。研究表明，單一的顆粒型電磁屏蔽介質如炭黑、金屬粉末填充至工程塑料基體中，難以實現寬頻電磁波段內的電磁屏蔽或損耗作用，且所需的顆粒填充含量高，一定程度上削減了工程塑料的力學性能，也不利于材料的熱流動成型。具有輕質的電或磁的纖維材料在塑料的電磁功能化得到廣泛應用。一維材料有較大的長徑比和接觸面積，較低含量的纖維植入至樹脂基體中易搭接形成導電網絡，賦予塑料導電特性和屏蔽效能。但纖維材料與基體材料兩者存在極性差異，難以實現兩相材料的界面良好粘接；同時大長徑比的纖維材料在基體中的非均勻分散，限制了復合材料的高力學性能的發揮。基于此，開發和研制電磁屏蔽和力學性能協同強化的新型電磁防護塑料具有重要工程應用價值。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述不足，提供一種兼具優異的電磁屏蔽效能和力學性能的電磁防護塑料。

本發明進一步要解決的技術問題是，提供一種簡單易行，適合大規模生產的所述電磁防護塑料的制備方法。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種電磁防護塑料，由以下原料混配制成：塑料基體、增容劑、碳纖維、二維Ti₃C₂納米片、石墨烯氣凝膠、偶聯劑。

優選地，所述原料的重量份配比為：塑料基體55~70份、增容劑3~8份、碳纖維4~8份、二維Ti₃C₂納米片10~15份，石墨烯氣凝膠0.5~2份、偶聯劑3~5份。

優選地，所述塑料基體為丙烯腈—丁二烯—苯乙烯樹脂（ABS）與聚酰胺（PA）或聚碳酸酯（PC）塑料的復合材料；丙烯腈—丁二烯—苯乙烯樹脂與聚酰胺或聚碳酸酯塑料的質量配比優選為1:4~2:3。

優選地，所述增容劑為苯乙烯—馬來酸酐(SMA)或馬來酸酐接枝乙烯－辛烯共聚物(POE-g-MAH)。

優選地，所述碳纖維的長度為0.5~3mm，直徑為6-8μm，更優選7μm。

優選地，所述二維Ti₃C₂納米片為用質量濃度30%~40%的氫氟酸(HF)刻蝕Ti₃SiC₂后制成；所述石墨烯氣凝膠的密度為5~12 mg/cm³。