一种PC-ABS电磁屏蔽复合材料及其制备方法和应用与流程

一种pc-abs电磁屏蔽复合材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种pc-abs电磁屏蔽复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着科学技术和电子工业的发展，各种民用和军用电子产品应用越来越广。这些电子设备大多都是由大规模或超大规模电路组成，极易受外界或相互间电磁干扰而出现声像障碍、甚至误动作，电磁干扰已经成为一种新的社会公害。塑料以其质量轻、耐腐蚀、可塑性好、成本低等特点，越来越多的被应用于电子设备外壳。但普通塑料作为绝缘体，一方面容易积累静电，在易燃易爆场所容易引起火灾甚至爆炸；另一方面对电磁波几乎是透明的，不能吸收或反射，不具备电磁屏蔽功能。
3.填充型复合电磁屏蔽材料是以高分子树脂为基体，向其中加入一定量的导电填料，通过熔融共混、溶液共混、原位聚合和共沉淀法等制备而成，因而具有易于成型、抗腐蚀性良好、机械性能良好，适合大批量生产等优点。弥补了金属屏蔽体与表面敷层型复合屏蔽材料的不足，具有较好的应用前景，但同时仍存在一些不足。如对电磁波的屏蔽机理偏向于反射损耗，而不是吸收损耗，较难满足其在各个领域中的应用。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种pc-abs电磁屏蔽复合材料及其制备方法和应用，以解决目前电磁屏蔽性能不佳的问题。
5.本发明实施例提供了一种pc-abs电磁屏蔽复合材料，所述复合材料的原料包括：聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、改性碳纳米管和助剂，所述改性碳纳米管为马来酸酐接枝碳纳米管。
6.可选的，复合材料的原料还包括：氧化石墨烯。
7.可选的，所述复合材料的原料以质量分数计包括：
8.聚碳酸酯20％-40％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯10％-30％、改性碳纳米管1％-10％、氧化石墨烯1％-5％和助剂0.1％-1％。
9.可选的，所述复合材料的原料以质量分数计包括：
10.聚碳酸酯25％-35％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯15％-25％、改性碳纳米管3％-8％、氧化石墨烯2％-4％和助剂0.3％-0.7％。
11.可选的，所述助剂包括：增韧剂和抗氧剂。
12.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种如上所述的pc-abs电磁屏蔽复合材料的制备方法，所述方法包括：
13.把聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯进行预混合，得到初始混合物；
14.把剩余原料和所述初始混合物进行第二次混合，得到二次混合物料；
15.对所述二次混合物料进行加热熔融和挤出造粒，得到pc-abs电磁屏蔽复合材料。
16.可选的，所述加热熔融的温度为220-250℃。
17.可选的，所述方法还包括对所述聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯进行干燥。
18.可选的，所述干燥的温度为80-100℃，所述干燥的时间为2-4h。
19.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电子设备外壳，所述外壳采用如上所述的pc-abs电磁屏蔽复合材料制得。
20.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
21.本发明实施例提供的pc-abs电磁屏蔽复合材料，通过对碳纳米管进行表面改性能提高了吸收损耗和多次反射衰减，碳纳米管的中空结构能够增加电磁波的耗散途径，增强界面极化效应，以碳纳米管为核、马来酸酐为壳的“导体-绝缘体”核壳型纳米导电填料与pc/abs基材共混，制备的pc/abs电磁屏蔽复合材料不仅具有优异的介电性能还有良好的加工性。
22.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1是本发明实施例提供的工艺流程图；
25.图2是本发明实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
26.下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
27.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
28.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
29.本技术实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
30.根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种pc-abs电磁屏蔽复合材料，所述复合材料的原料包括：聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、改性碳纳米管和助剂，所述改性碳纳米管为马来酸酐接枝碳纳米管。
31.采用以上设计，通过对碳纳米管进行表面改性能提高了吸收损耗和多次反射衰减，碳纳米管的中空结构能够增加电磁波的耗散途径，增强界面极化效应，以碳纳米管为核、马来酸酐为壳的“导体-绝缘体”核壳型纳米导电填料与pc/abs基材共混，制备的pc/abs
电磁屏蔽复合材料不仅具有优异的介电性能还有良好的加工性。
32.在一些实施例中，复合材料的原料还包括：氧化石墨烯。
33.采用以上设计，氧化石墨烯表面含有的官能团和缺陷能增加了电磁波的极化损耗；引入石墨烯并以共价c-c键结合可以改善碳纳米管的分散性，降低表面接触电阻；石墨烯/碳纳米管多层结构有利于增强复合材料极化效应,增加介电损耗途径,有效提高电磁波损耗能力。
34.在一些实施例中，复合材料的原料以质量分数计包括：
35.聚碳酸酯(pc)20％-40％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)10％-30％、改性碳纳米管1％-10％、氧化石墨烯1％-5％和助剂0.1％-1％。
36.聚碳酸酯的作用是提供基材的机械性能，控制聚碳酸酯的质量分数为20％-40％，由于聚碳酸脂是合金材料的基材，在该质量分数范围内，能和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯形成充足的合金材料，若聚碳酸酯树脂过多，导致丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂过少，不能形成充足的合金材料，若聚碳酸酯树脂过少，导致丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂过多，不能形成充足的合金材料；
37.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的作用是提供基材的可加工性，控制丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的质量分数为10％-30％，在该质量分数范围内，能和聚碳酸酯形成充足的合金材料，若丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂过多，导致聚碳酸酯树脂过少，不能形成充足的合金材料，若聚碳酸酯树脂过少，导致聚碳酸酯树脂过多，不能形成充足的合金材料；
38.改性碳纳米管能够增加电磁波的耗散途径，增强界面极化效应，控制改性碳纳米管的质量分数为1％-10％，在该质量分数的范围内，能将改性碳纳米管的作用发挥出来，若改性碳纳米管成分过多，影响合金材料的机械性能，若改性碳纳米管成分过少，无法发挥材料的电磁波损耗能力；
39.氧化石墨烯的作用是增强复合材料极化效应,增加介电损耗途径，控制氧化石墨烯的质量分数为1％-5％，在该质量分数的范围内，能将氧化石墨烯的作用发挥出来，该质量分数取值过大导致不能与改性碳纳米管形成最佳的石墨烯/碳纳米管多层结构，发挥复合材料的极化效应，过小则不能与改性碳纳米管形成最佳的石墨烯/碳纳米管多层结构，发挥复合材料的极化效应；
40.助剂的作用是改善合金材料与石墨烯/碳纳米管之间的相容性，控制助剂的质量分数为0.1％-1％，在该质量分数的范围内，能将助剂的作用发挥出来，若助剂成分过多，石墨烯/碳纳米管组分低，影响材料的电磁波损耗能力，过小则不能有效改善合金材料与石墨烯/碳纳米管之间的相容性；
41.在一些实施例中，复合材料的原料以质量分数计包括：
42.聚碳酸酯25％-35％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯15％-25％、改性碳纳米管3％-8％、氧化石墨烯2％-4％和助剂0.3％-0.7％。
43.在一些实施例中，所述助剂包括：增韧剂和抗氧剂，其中，增韧剂可以选自甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃弹性体(poe-g-gma)，抗氧剂可以选自抗氧剂1010。
44.根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种如上所述的pc-abs电磁屏蔽复合材料的制备方法，所述方法包括：
45.s0.按照材料配方，包括如下质量百分比的组分：聚碳酸酯(pc)20％～40％；丙烯
腈-丁二烯-苯乙烯(abs)10％～30％；马来酸酐接枝碳纳米管1％～10％；氧化石墨烯1％～10％；助剂0.1％～1％，精确称取各组分；
46.s1.把聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯进行预混合，得到初始混合物；
47.具体而言，本实施例中，将干燥后pc树脂、abs树脂、依次倒入搅拌桶内，进行材料的预混合，混合时间3～5min，混合均匀后配得初始混合物；
48.s2.把剩余原料和所述初始混合物进行第二次混合，得到二次混合物料；
49.具体而言，本实施例中，将初始混合物与按照配方称取好的马来酸酐接枝碳纳米管、氧化石墨烯、助剂再次倒入搅拌桶进行第二次混合，混合时间3～5min，混合均匀后配得二次混合物料；
50.s3.对所述二次混合物料进行加热熔融和挤出造粒，得到pc-abs电磁屏蔽复合材料。
51.具体而言，本实施例中，将二次混合物料投入到双螺杆挤出机的主加料斗，经加热熔融、挤出造粒，最终得到pc/abs复合材料。
52.在一些实施例中，加热熔融的温度为220-250℃。
53.根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种电子设备外壳，所述外壳采用如上所述的pc-abs电磁屏蔽复合材料制得。
54.下面将结合实施例、对照例及实验数据对本技术的pc-abs电磁屏蔽复合材料及其制备方法和应用进行详细说明。
55.实施例1-3和对比例1-2
56.一种pc-abs电磁屏蔽复合材料的制备方法，方法包括：
57.(1)按照材料配方，包括如下质量百分比的组分：聚碳酸酯(pc)20％～40％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)10％～30％；马来酸酐接枝碳纳米管1％～10％；氧化石墨烯1％～10％；助剂0.1％～1％，精确称取各组分；
58.各实施例和对比例的配方如下表所示：
[0059] 实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2pc树脂57.50％55.00％50.00％50.00％50.00％abs树脂30.00％32.50％37.50％37.50％37.50％马来酸酐接枝碳纳米管10.00％8.00％6.00％12.00％/氧化石墨烯2.00％4.00％6.00％/12.00％助剂0.50％0.50％0.50％0.50％0.50％
[0060]
(2)将干燥后pc树脂、abs树脂、依次倒入搅拌桶内，进行材料的预混合，混合时间3～5min，混合均匀后配得初始混合物；
[0061]
(3)将初始混合物与按照配方称取好的马来酸酐接枝碳纳米管、氧化石墨烯、助剂再次倒入搅拌桶进行第二次混合，混合时间3～5min，混合均匀后配得二次混合物料；
[0062]
(4)将二次混合物料投入到双螺杆挤出机的主加料斗，经加热熔融、挤出造粒，最终得到pc/abs复合材料。
[0063]
实验例
[0064]
将实施例1-3和对比例1-2制得的pc-abs电磁屏蔽复合材料进行性能检测，测试结果如下表所示。
[0065] 实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2屏蔽效能se/db7275776159
[0066]
从上表的性能对比测试可以看出，与对比例1～2相比，本发明实施例1～3制备的pc/abs电磁屏蔽复合材料通过对碳纳米管进行表面改性能提高了吸收损耗和多次反射衰减，氧化石墨烯表面含有的官能团和缺陷能增加了电磁波的极化损耗。通过优化碳系复合导电纳米填料的用量、形态、改性、分散等，增加了导电通路，明显增大了导电性，发挥协同效应，有效提高了pc/abs电磁屏蔽复合材料的电磁波损耗能力。
[0067]
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
[0068]
本发明实施例提供的复合材料的原料包括：聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、改性碳纳米管、氧化石墨烯和助剂，所述改性碳纳米管为马来酸酐接枝碳纳米管，碳纳米管的中空结构能够增加电磁波的耗散途径,增强界面极化效应，引入石墨烯并以共价c-c键结合可以改善碳纳米管的分散性,降低表面接触电阻。石墨烯/碳纳米管多层结构有利于增强复合材料极化效应,增加介电损耗途径,有效提高电磁波损耗能力。以碳纳米管为核、马来酸酐为壳的“导体-绝缘体”核壳型纳米导电填料，加以复配表面修饰后的氧化石墨烯纳米填料，与pc/abs基材共混，制备的pc/abs电磁屏蔽复合材料不仅具有优异的介电性能还有良好的加工性。
[0069]
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0070]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0071]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。