專利名稱：一種電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料及制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁波屏蔽材料領(lǐng)域，具體地說是一種電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料及制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
電磁屏蔽材料主要有兩種作用，一是保護電子線路免受外部電磁波的干擾，二是防止內(nèi)部產(chǎn)生的干擾波向外部發(fā)射，即起隔離內(nèi)外電磁波的作用。電磁屏蔽材料的研究是當今比較活躍的領(lǐng)域，各種新型材料向著屏蔽效率高、質(zhì)量輕的方向發(fā)展。塑料大量代替金屬材料成為殼體的主要材料，必須增加塑料殼體的電磁屏蔽性能。碳纖維是具有高強度、質(zhì)量輕的纖維材料，并且具有較高的導(dǎo)電性能，碳纖維增強塑料電磁屏蔽材料是理想的結(jié)構(gòu)與功能一體的殼體材料。 與金屬填充物相比較碳纖維具有質(zhì)量輕的優(yōu)點。碳纖維是纖維狀的碳材料，即其化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量的90%以上。元素碳根據(jù)其原子結(jié)合方式的不同，可形成金剛石、石墨、卡賓等結(jié)晶態(tài)。隨先驅(qū)物和熱處理條件的變化，密度在I. 6 2. Og/cm3變化，其力學(xué)性能也在一定范圍變化。碳纖維最突出的特點是強度大和模量高、密度小，和碳素材料一樣具有很好的耐高溫、耐腐蝕性。碳纖維的強度超過金屬鈦和最強的鋼，強度僅遜色于PBO(芳雜環(huán)高聚物纖維)等少數(shù)纖維，模量超過所有金屬、有機高分子和無機陶瓷纖維。碳纖維有極好的熱、電傳導(dǎo)性，良好的阻燃性能，極低的熱膨脹系數(shù)，并且還有低輻射線吸收性、非磁性和不磁化、極好的振動阻尼性、抗蠕變和抗疲勞性能以及生物相容性。目前電磁屏蔽塑料主要有表面導(dǎo)電型和填充復(fù)合型兩大類。表面導(dǎo)電型是利用貼金屬箔、金屬熔融噴涂和非電解電鍍等方法使塑料表面獲得很薄的導(dǎo)電金屬層。表面涂層和表面噴鍍已得到廣泛應(yīng)用，但這些導(dǎo)電層經(jīng)過長年累月的應(yīng)用易發(fā)生剝離和脫層現(xiàn)象。碳纖維增強塑料應(yīng)用于電磁屏蔽材料主要為填充復(fù)合型。填充復(fù)合型是在非導(dǎo)電性材料中加入導(dǎo)電填料，按成型工藝可區(qū)分為填充型、復(fù)合材料型。填充復(fù)合型是將導(dǎo)電填料與樹脂基體復(fù)合為一體形成屏蔽材料。導(dǎo)電填料一般是選用導(dǎo)電性能優(yōu)良的大尺寸纖維狀或片狀材料，如金屬纖維或碳纖維。與表面導(dǎo)電型屏蔽材料相比，填充復(fù)合型具有一次成型的特點，質(zhì)量可靠，因此也是最具有發(fā)展前途的屏蔽材料。特別是碳纖維的加入，不僅會賦予其導(dǎo)電和屏蔽性能，而且將使其力學(xué)性能大大提高。碳纖維在屏蔽材料中的應(yīng)用主要為填充復(fù)合型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料及制備方法及應(yīng)用，本發(fā)明在碳纖維增強片狀模塑料中加人短切碳纖維或長絲碳纖維提高材料導(dǎo)電能力和改善力學(xué)性能。電阻率顯著下降，屏蔽效果十分明顯，工藝性能優(yōu)良，可壓制成形狀復(fù)雜的殼罩。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料，其特征在于所述片狀模塑料含有如下重量分數(shù)比的組分基體樹脂60-100、碳纖維30-100、低收縮劑30-50、吸波劑2-10、無機礦物填料130-230、固化劑1-4、增稠劑1-5、其他組份2-10 ;所述基體樹脂為可增稠的不飽和聚酯或可增稠的乙烯基樹脂；所述碳纖維為起到吸收電磁波作用的未經(jīng)石墨化處理的碳纖維；所述吸波劑為金屬粉末、金屬纖維、鐵氧體和導(dǎo)電炭黑中的一種或幾種。本發(fā)明中，所述碳纖維為短切碳纖維或長絲碳纖維。所述低收縮劑為PVAc、PS或PMMA中的任一種；所述無機礦物填料為碳酸鈣、氫氧化鋁、滑石粉、高嶺土、膨潤土或云母中的任一種或幾種；所述固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系；所述增稠劑為堿金屬氧化物或堿金屬氫氧化物。所述其他組份為脫模劑，抗氧劑，紫外線吸收劑，增韌劑，潤濕分散劑，阻聚劑或抗靜電劑中的一種或幾種。
一種電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料的制備方法，其特征在于所該制備方法包括樹脂糊配制和片材成型兩道工藝，具體如下
(1)先將基體樹脂、低收縮劑、吸波劑、無機礦物的填料、固化劑、增稠劑和其他組份用高速分散機分散成均勻的樹脂糊；
(2)把分散好的樹脂糊通過片材機均勻的刮涂到兩片尼龍膜上，將長絲碳纖維切成短切碳纖維均勻落下，上下涂有樹脂糊的尼龍膜把碳纖維壓在中間，形成了一種"夾芯"結(jié)構(gòu)；
(3)通過浸潰區(qū)時，樹脂糊與碳纖維充分擠捏后收卷，最后把片材放入烘房進行熟化到設(shè)定粘度，得到電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料。一種電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料在電子設(shè)備、交通、軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明具有優(yōu)異電磁波屏蔽性能可應(yīng)用于吸波材料、新能源電動汽車電池外殼、隱身材料中。本發(fā)明是一種優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料，在SMC加人短切碳纖維或長絲碳纖維提高材料導(dǎo)電能力和改善力學(xué)性能。電阻率顯著下降，屏蔽效果十分明顯，工藝性能優(yōu)良，可壓制成形狀復(fù)雜的殼罩。


圖I是本發(fā)明中實施例I的吸波性能曲線圖。圖2是本發(fā)明中實施例2的吸波性能曲線圖。圖3是本發(fā)明中對比實施例的吸波性能曲線圖。
具體實施例方式實施例I :
一種優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料，片狀模塑料含有如下重量分數(shù)比的組分基體樹脂60、碳纖維60、低收縮劑35、吸波劑5、無機礦物填料180、固化劑2、增稠劑2、脫模劑4 ;其中基體樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂；碳纖維為未經(jīng)石墨化處理的碳纖維；低收縮劑為PVAc ;吸波劑為鐵氧體；無機礦物填料為氫氧化鋁；固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中TBPB/TBP0的重量配比為0. 7/0. 3 ;增稠劑為氧化鎂；脫模劑為硬脂酸鋅。將上述環(huán)氧乙烯基樹脂、低收縮劑、吸波劑、無機礦物的填料、脫模劑、固化劑按配方量投入高速剪切混合機中充分攪拌，轉(zhuǎn)速控制在IOOOrpm，攪拌8分鐘，迅速投入氧化鎂增稠劑，在高速攪拌I分鐘，即快速轉(zhuǎn)移放出至SMC機組的兩個儲糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均勻涂敷上2_厚的樹脂糊，連續(xù)碳纖維通過圓形切到組切成24_長度，短切碳纖維均勻散落在下層樹脂糊上，通過壓力棍，使樹脂糊與纖維浸透混合一體，再經(jīng)調(diào)整棍排除空氣，收卷裝置繞成SMC卷，然后進入40°C熟化室進行快速增稠，經(jīng)60小時后達到樹脂充分浸透碳纖維，即完成本發(fā)明的一種優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料的制備。得到的優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料，可應(yīng)用于吸波材料、新能源電動汽車電池外殼、隱身材料中。本實施例制得的優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料，用壓力機壓成標準試條測試強度，拉伸強度167Mpa、彎曲強度243Mpa。用平板模具把片料壓成規(guī)格樣品180mmX 180mm*2mm。試樣的吸波性能測試采用 N5230型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測試頻段為8 18 GHz0得到的吸波性能曲線如圖I。實施例2:
一種優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料，片狀模塑料含有如下重量分數(shù)比的組分基體樹脂60、碳纖維80、低收縮劑35、吸波劑8、無機礦物填料180、固化劑2、增稠劑2、脫模劑4 ;其中基體樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂；碳纖維為未經(jīng)石墨化處理的碳纖維；低收縮劑為PVAc ;吸波劑為鐵氧體；無機礦物填料為氫氧化鋁；固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中TBPB/TBP0的重量配比為0. 7/0. 3 ;增稠劑為氧化鎂；脫模劑為硬脂酸鋅。將上述環(huán)氧乙烯基樹脂、低收縮劑、吸波劑、無機礦物的填料、脫模劑、固化劑按配方量投入高速剪切混合機中充分攪拌，轉(zhuǎn)速控制在IOOOrpm，攪拌8分鐘，迅速投入氧化鎂增稠劑，在高速攪拌I分鐘，即快速轉(zhuǎn)移放出至SMC機組的兩個儲糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均勻涂敷上2_厚的樹脂糊，連續(xù)碳纖維通過圓形切到組切成24_長度，短切碳纖維均勻散落在下層樹脂糊上，通過壓力棍，使樹脂糊與纖維浸透混合一體，再經(jīng)調(diào)整棍排除空氣，收卷裝置繞成SMC卷，然后進入40°C熟化室進行快速增稠，經(jīng)60小時后達到樹脂充分浸透碳纖維，即完成本發(fā)明的一種優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料的制備。本實施例制得的優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料，用壓力機壓成標準試條測試強度，拉伸強度223Mpa、彎曲強度312Mpa。用平板模具把片料壓成規(guī)格樣品180mmX 180mm*2mm。試樣的吸波性能測試采用N5230型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測試頻段為8 18 GHz。圖2是實施例2的吸波性能曲線圖。對比實施例
不加碳纖維，片狀模塑料含有如下重量分數(shù)比的組分基體樹脂60、碳纖維O、低收縮劑35、吸波劑5、無機礦物填料180、固化劑2、增稠劑2、脫模劑4 ;其中基體樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂；低收縮劑為PVAc ;吸波劑為鐵氧體；無機礦物填料為氫氧化鋁；固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中TBPB/TBP0的重量配比為0. 7/0. 3 ;增稠劑為氧化鎂；脫模劑為硬脂酸鋅。將上述環(huán)氧乙烯基樹脂、碳纖維、低收縮劑、吸波劑、無機礦物的填料、脫模劑、固化劑按配方量投入高速剪切混合機中充分攪拌，轉(zhuǎn)速控制在lOOOrpm，攪拌8分鐘，迅速投入氧化鎂增稠劑，在高速攪拌I分鐘，即快速轉(zhuǎn)移放出至SMC機組的兩個儲糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均勻涂敷上2mm厚的樹脂糊，通過壓力棍，使樹脂糊與纖維浸透混合一體，再經(jīng)調(diào)整棍排除空氣，收卷裝置繞成SMC卷，然后進入40°C熟化室進行快速增稠，經(jīng)60小時后取出。用平板模具把片料壓成規(guī)格樣品180mmX 180mm*2mm。試樣的吸波性能測試采用N5230型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測試頻段為8 18 GHz0圖3是對比實施例的吸波性能曲線圖。由曲線圖對比可知加入起到吸收電磁波作用的未經(jīng)石墨化處理的碳纖維后，電阻率顯著下降，屏蔽效果十分明顯。實施例3
實施例3與實施例I相比，僅僅成分不同。一種優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料，片狀模塑料含有如下重量分數(shù)比的組分基體樹脂80、碳纖維30、低收縮劑30、 吸波劑2、無機礦物填料130、固化劑I、增稠劑I、脫模劑2。實施例4
實施例4與實施例I相比，僅僅成分不同。一種優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強碳纖維增強片狀模塑料，片狀模塑料含有如下重量分數(shù)比的組分基體樹脂100、碳纖維100、低收縮劑50、吸波劑10、無機礦物填料230、固化劑4、增稠劑5、脫模劑10。實施例3和實施例4，電阻率顯著下降，屏蔽效果明顯，工藝性能優(yōu)良，可壓制成形狀復(fù)雜的殼罩。
權(quán)利要求
1.一種電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料，其特征在于所述片狀模塑料含有如下重量分數(shù)比的組分基體樹脂60-100、碳纖維30-100、低收縮劑30-50、吸波劑2_10、無機礦物填料130-230、固化劑1-4、增稠劑1-5、其他組份2-10 ;所述基體樹脂為可增稠的不飽和聚酯或可增稠的こ烯基樹脂；所述碳纖維為起到吸收電磁波作用的未經(jīng)石墨化處理的碳纖維；所述吸波劑為金屬粉末、金屬纖維、鐵氧體和導(dǎo)電炭黑中的ー種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料，其特征在于所述碳纖維為短切碳纖維或長絲碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料，其特征在于所述低收縮劑為PVAc、PS或PMMA中的任ー種；所述無機礦物填料為碳酸鈣、氫氧化鋁、滑石粉、高嶺土、膨潤土或云母中的任ー種或幾種；所述固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系；所述增稠劑為堿金屬氧化物或堿金屬氫氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料，其特征在于所述其他組份為脫模劑，抗氧劑，紫外線吸收劑，增韌劑，潤濕分散劑，阻聚劑或抗靜電劑中的ー種或幾種。
5.一種權(quán)利要求I所述的電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料的制備方法，其特征在于所該制備方法包括樹脂糊配制和片材成型兩道エ藝，具體如下 先將基體樹脂、低收縮劑、吸波劑、無機礦物的填料、固化劑、增稠劑和其他組份用高速分散機分散成均勻的樹脂糊； 把分散好的樹脂糊通過片材機均勻的刮涂到兩片尼龍膜上，將長絲碳纖維切成短切碳纖維均勻落下，上下涂有樹脂糊的尼龍膜把碳纖維壓在中間，形成了ー種"夾芯"結(jié)構(gòu)； 通過浸潰區(qū)時，樹脂糊與碳纖維充分擠捏后收卷，最后把片材放入烘房進行熟化到設(shè)定粘度，得到電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料。
6.一種權(quán)利要求I所述的電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料在電子設(shè)備、交通、軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料在吸波材料、新能源電動汽車電池外殼、隱身材料中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁波屏蔽碳纖維增強片狀模塑料及制備方法及應(yīng)用，片狀模塑料含有如下重量分數(shù)比的組分基體樹脂60-100、碳纖維30-100、低收縮劑30-50、吸波劑2-10、無機礦物填料130-230、固化劑1-4、增稠劑1-5、其他組份2-10；碳纖維為未經(jīng)石墨化處理的碳纖維，復(fù)合材料中起到吸收電磁波的作用。片狀模塑料具有優(yōu)異電磁波屏蔽性能和機械性能，可用于電子設(shè)備、交通、軍事等領(lǐng)域。如吸波材料、新能源電動汽車電池外殼、隱身材料等。
文檔編號C08K3/04GK102675848SQ20121015323
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者阮詩平, 魯平才 申請人:鎮(zhèn)江育達復(fù)合材料有限公司