專利名稱：聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料及其制備方法，該復(fù)合電磁屏蔽材料適用于電磁屏蔽、導(dǎo)電、抗靜電、微波吸收等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)-功能一體化的復(fù)合型高分子功能材料得到了飛速發(fā)展。復(fù)合型材料集合了高分子材料本身的優(yōu)勢(shì)以及功能化的需求，因而得到的廣泛的開發(fā)和應(yīng)用。目前，越來(lái)越多的電子儀器、計(jì)算機(jī)以及無(wú)線電通訊設(shè)備的廣泛使用所引起的電磁干擾(EMI)(也稱作電磁污染)問(wèn)題日趨嚴(yán)重。EMI所引起的危害也越來(lái)越多的影響到現(xiàn)代生活的質(zhì)量甚至國(guó)家的國(guó)防安全，EMI所引起的污染有(一)容易使各種電子設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)、圖像或聲音等信號(hào)失真，甚至無(wú)法工作；(二)縮短電子設(shè)備的使用壽命或造成電子設(shè)備的損壞；(三)常用電器如移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、微波爐、電視機(jī)等電磁輻射源，所形成的強(qiáng)輻射對(duì)人體健康構(gòu)成威脅；(四)導(dǎo)致秘密泄漏，使計(jì)算機(jī)等儀器無(wú)信息安全保障， 這點(diǎn)在國(guó)家安全和軍事領(lǐng)域尤為重要。因此，對(duì)電磁干擾的有效抑制是日益重要和迫切的課題。與此同時(shí)，在各類電子工業(yè)領(lǐng)域，高分子材料因其價(jià)廉、質(zhì)輕、加工性好、產(chǎn)量高等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)倍受青睞，正在愈來(lái)愈多地取代原來(lái)電子設(shè)備的金屬殼體。由于電磁波可以暢通無(wú)阻地通過(guò)大多數(shù)高分子材料，因此對(duì)電磁波的控制與屏蔽就顯得十分急迫。在各種EMI 防護(hù)措施(屏蔽、濾波、接地等)中，屏蔽是抗電磁干擾最有效的方法之一。所以我們研究了這種新穎的結(jié)構(gòu)-功能一體化復(fù)合型電磁屏蔽材料。它集合了高分子材料本身的優(yōu)勢(shì)又成功的解決了對(duì)電磁破屏蔽的問(wèn)題。聚醚醚酮樹脂(Polyether Ether Ketone，簡(jiǎn)稱PEEK樹脂)是由4，4‘_二氟二苯甲酮與對(duì)苯二酚在堿金屬碳酸鹽存在下，以二苯砜作溶劑進(jìn)行縮合反應(yīng)制得的一種新型半晶態(tài)芳香族熱塑性工程塑料。它屬耐高溫?zé)崴苄运芰?，具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(143°C) 和熔點(diǎn)(340°C)，負(fù)載熱變型溫度高達(dá)316°C (30%玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)牌號(hào))，可在 250°C下長(zhǎng)期使用，與其他耐高溫塑料如TPI、PPS、PTFE、PPO等相比，使用溫度上限高出近 500C ；PEEK樹脂不僅耐熱性比其他耐高溫塑料優(yōu)異，而且具有高強(qiáng)度、高模量、高斷裂韌性以及優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性；PEEK樹脂在高溫下能保持較高的強(qiáng)度，它在200°C時(shí)的彎曲強(qiáng)度達(dá)24MPa左右，在250°C下彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度仍有12 13MPa ；PEEK樹脂的剛性較大，尺寸穩(wěn)定性較好，線脹系數(shù)較小，非常接近于金屬鋁材料；具有優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性，在通常的化學(xué)藥品中，只有濃硫酸能溶解或者破壞它，它的耐腐蝕性與鎳鋼相近，同時(shí)其自身具有阻燃性，在火焰條件下釋放煙和有毒氣體少，抗輻射能力強(qiáng)；PEEK樹脂易于擠出和注射成型，加工性能優(yōu)異，成型效率較高。此外，PEEK還具有自潤(rùn)滑性好、易加工、耐水解等優(yōu)異性能，使得其在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫(yī)療和食品加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。通過(guò)將導(dǎo)電填料添加到聚醚醚酮樹脂使聚醚醚酮樹脂在導(dǎo)電、抗靜電、電磁屏蔽領(lǐng)域有進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。在提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性的同時(shí)，仍然保持了原有高分子材料優(yōu)良的機(jī)械性質(zhì)、耐候性、耐磨性、易加工性等。導(dǎo)電填料在分散復(fù)合時(shí)常常存在三個(gè)問(wèn)題一是導(dǎo)電填料在制品中的分散不均勻的問(wèn)題，導(dǎo)致制品中不同位置電導(dǎo)率不一致，存在較大的差異； 二是導(dǎo)電填料與基體樹脂的粘結(jié)性不好，導(dǎo)致制品成型后機(jī)械性質(zhì)下降；三是導(dǎo)電填料所需量往往較高，從而影響復(fù)合材料的機(jī)械性能。而本發(fā)明在長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)探索中成功有效的解決了以上問(wèn)題。同時(shí)，單純的聚醚醚酮基體樹脂幾乎不溶于任何常規(guī)化學(xué)試劑(除濃硫酸外)，這給化學(xué)粗化帶來(lái)了困難。在通過(guò)電鍍、真空蒸鍍、離子電鍍、濺射、噴涂或者表面涂覆等方法難以形成致密的金屬膜或其他導(dǎo)電膜，而且在使用過(guò)程中也容易發(fā)生脫落造成性能的喪失以及對(duì)周圍環(huán)境的污染。而經(jīng)過(guò)了導(dǎo)電填料填充復(fù)合后有效的改善了聚醚醚酮樹脂的這一加工弊端，從而為進(jìn)一步提高制品的性能提供了解決方法。專利200710121999. 5采用工程塑料PP、PC-ABS或ABS作為聚合物基；專利 200820177339. 9采用導(dǎo)電高分子形成電磁屏蔽層，并具有多層電磁屏蔽層；98810604. 3采用包含狗203、Fe3O4, Fe3C, Fe7O3磁性顆粒的電磁屏蔽材料；專利W02007043007采用金屬催化劑在聚合物基體表面沉積碳納米管，制備納米纖維；專利200610026440. X采用稀土改性的碳納米管與聚酰亞胺制備復(fù)合材料；200710171821. 1采用高分散性氨基化碳納米管與尼龍66制備復(fù)合材料；專利200710123803. 6提供了一碳納米管陣列，將碳納米管薄膜結(jié)構(gòu)與一聚合物復(fù)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供了一種質(zhì)輕，力學(xué)性能、加工性能、熱力學(xué)性質(zhì)等綜合性能優(yōu)異的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料的制備方法。本發(fā)明的第三個(gè)目的在于將上述材料應(yīng)用在導(dǎo)電材料、抗靜電材料、電磁屏蔽材料、微波吸收材料以及低電阻發(fā)熱材料中。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所用的技術(shù)方案是本發(fā)明所述的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料，其特征在于其由作為樹脂基體的聚合物、分散在聚合物中的導(dǎo)電填料和用于分散導(dǎo)電填料的聚醚砜組成，樹脂基體的聚合物為聚醚醚酮，其熔融指數(shù)為7g/10min 170g/10min ；導(dǎo)電填料為炭黑、石墨、碳纖維、單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或幾種；各成份重量和按100%計(jì)算， 導(dǎo)電填料所占的重量百分?jǐn)?shù)為0. 40%，聚醚醚酮所占的重量百分?jǐn)?shù)為59% 99%， 聚醚砜所占的重量百分?jǐn)?shù)為0. 1%。進(jìn)一步，導(dǎo)電填料的重量百分?jǐn)?shù)為2 % 30 %，聚醚醚酮的重量百分?jǐn)?shù)為69 % 97%，聚醚砜的重量百分?jǐn)?shù)為0. 1%。進(jìn)一步，為提高聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料的性能，本發(fā)明所述的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料還含有加工助劑，其中導(dǎo)電填料所占的重量百分?jǐn)?shù)為0. 40%，聚醚醚酮所占的重量百分?jǐn)?shù)為59 % 99 %，聚醚砜所占的重量百分?jǐn)?shù)為0. 1 % 1 %，加工助劑的重量百分含量為0. 1%;加工助劑為潤(rùn)滑劑(脂肪酸及其酯類、脂肪酸酰胺類，有機(jī)硅化合物類)、偶聯(lián)劑(硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑)和抗氧劑(芳香胺類、受阻酚類、亞磷酸酯類)中的一種或幾種。進(jìn)一步，在注塑成型的材料表面采用化學(xué)鍍或者電鍍方法形成金屬鍍層可以更好的提高聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料的性能，金屬鍍層的物質(zhì)為銅、鎳和銀中的一種或
4幾種，金屬鍍層含量與聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料的表面積成正比例關(guān)系，每平方厘米使用金屬鍍層0. OOlg Igo上述的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料可用于導(dǎo)電、抗靜電、電磁屏蔽、微波吸收、 低電阻發(fā)熱和低導(dǎo)熱等領(lǐng)域。上述的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料通過(guò)如下方法制備(1)將導(dǎo)電填料分散到DMAc溶液中攪拌均勻，然后緩慢加入聚醚砜PES的DMAc溶液，加熱攪拌處理，過(guò)濾，洗滌，烘干；(2)將經(jīng)聚醚砜PES分散處理的導(dǎo)電填料與樹脂基體以及加工助劑混合后加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻后置于烘箱中干燥；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中，控制擠出加工溫度在300°C到 360°C范圍內(nèi)，擠出后造粒；(4)最后將粒料烘干后注塑成型，再采用化學(xué)鍍或電鍍的方式在注塑成型的材料的表面鍍上一層金屬鍍層。本發(fā)明所制備的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料的電磁屏蔽效率大于99.9%，而且機(jī)械性質(zhì)優(yōu)異，是一種綜合性能優(yōu)良的電磁屏蔽材料，也可應(yīng)用在導(dǎo)電材料、抗靜電材料、 微波吸收材料以及低電阻發(fā)熱材料中。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，所述的實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求的具體描述，權(quán)利要求包括但不限于所述的實(shí)施例內(nèi)容。實(shí)施例1 以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程(1)將5g PES溶于100ml DMAc溶液中；將70g碳納米管CNTs分散到50°C的 IOOOml的DMAc溶液中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，然后烘干，得到經(jīng)聚醚砜PES分散處理的導(dǎo)電填料；(2)將920g熔融指數(shù)170g/10min的PEEK (不同熔融指數(shù)的PEEK由長(zhǎng)春吉大特塑工程研究有限公司提供)、75g經(jīng)PES分散處理的CNTs和5g有機(jī)硅潤(rùn)滑劑加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制雙螺桿擠出機(jī)的分段溫度為300°C、33(TC、34(rC、35(rC、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出CNTs重量百分?jǐn)?shù)為7%，PEEK重量百分?jǐn)?shù)為92%，PES重量百分?jǐn)?shù)為0. 5 %，有機(jī)硅潤(rùn)滑劑重量百分?jǐn)?shù)為 0. 5%的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm，在樣品表面采用化學(xué)鍍的方法依次鍍銅和鎳。銅和鎳的用量分別為0. 2g和0. 4g。利用同軸法測(cè)試樣品在30MHz到1500MHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在50dB_70dB范圍內(nèi)，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB 范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。未鍍銅鎳的材料體積電阻為104Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為4. OGPa，彎曲強(qiáng)度為160MPa， 拉伸強(qiáng)度為75MPa。實(shí)施例2 以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程(1)將IOg PES溶于IOOml DMAc溶液中；將400g碳纖維分散到50°C的2500ml的 DMAc中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C溫度條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；(2)將590g熔融指數(shù)23g/10min的PEEK和410g PES處理后的碳纖維加入到高速攪拌機(jī)，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制分段溫度300°C、 330°C、340°C、350°C、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出碳纖維重量百分?jǐn)?shù)為40%，PEEK重量百分?jǐn)?shù)為59%，PES重量百分?jǐn)?shù)為的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB 范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。材料的體積電阻為104Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為14GPa，彎曲強(qiáng)度為^OMPa，拉伸強(qiáng)度為 190MPa。實(shí)施例3 以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程(1)將Ig PES溶于IOOml DMAc溶液中，將150g碳納米管CNTs分散到50°C的 1900ml的DMAc中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C溫度條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；(2)將848g熔融指數(shù)114g/10min的PEEK、151gPES處理后的CNTs和Ig亞磷酸酯抗氧劑加入到高速攪拌機(jī)，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制分段溫度300°C、 330°C、340°C、350°C、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出CNTs重量百分?jǐn)?shù)為15%，PEEK重量百分?jǐn)?shù)為84. 8 %，PES重量百分?jǐn)?shù)為0. 1 %，亞磷酸酯抗氧劑重量百分?jǐn)?shù)為0. 1 %的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品，，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm，在樣品表面采用化學(xué)鍍的方法依次鍍銅和鎳。銅和鎳的用量分別為0. 2g和0. 4g。利用同軸法測(cè)試樣品在30MHz到1500MHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在50dB_70dB范圍內(nèi).利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB 范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。未鍍銅鎳的材料體積電阻為104Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、 導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為4. 2GPa，彎曲強(qiáng)度為180MPa， 拉伸強(qiáng)度為lOOMPa。實(shí)施例4:以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程
(1)將Ig PES溶于100ml DMAc溶液中，將20g碳納米管CNTs分散到50°C的IOOOml 的DMAc中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C溫度條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；(2)將969g熔融指數(shù)7g/10min的PEEK、IlgPES處理后的CNTs和IOg有機(jī)硅潤(rùn)滑劑加入到高速攪拌機(jī)，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制分段溫度300°C、 330°C、340°C、350°C、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出CNTs重量百分?jǐn)?shù)為2%，PEEK重量百分?jǐn)?shù)為96. 9%，PES重量百分?jǐn)?shù)為0. 1%，有機(jī)硅潤(rùn)滑劑重量百分?jǐn)?shù)為的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品。，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB 范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。材料的體積電阻為105Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為3. 3GPa，彎曲強(qiáng)度為170MPa，拉伸強(qiáng)度為 104MPa。實(shí)施例5 以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程(1)將IOg PES溶于100ml DMAc溶液中，將300g導(dǎo)電石墨分散到50°C的1900ml 的DMAc中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C溫度條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；(2)將690g熔融指數(shù)114g/10min的PEEK和310gPES處理后的導(dǎo)電石墨加入到高速攪拌機(jī)，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制分段溫度300°C、 330°C、340°C、35(rC、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出導(dǎo)電石墨重量百分?jǐn)?shù)為30%，PEEK 重量百分?jǐn)?shù)為69%，PES重量百分?jǐn)?shù)為的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品，，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm，在樣品表面采用化學(xué)鍍的方法依次鍍銅和鎳。銅和鎳的用量分別為0. 2g和0. 4g。利用同軸法測(cè)試樣品在30MHz到1500MHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在50dB_70dB范圍內(nèi).利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB 范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。未鍍銅鎳的材料體積電阻為105Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、 導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為4. 8GPa，彎曲強(qiáng)度為185MPa， 拉伸強(qiáng)度為71MPa。實(shí)施例6 以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程(1)將IOg PES溶于100ml DMAc溶液中，將200g碳納米管CNTs分散到50°C的 1900ml的DMAc中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C溫度條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；(2)將780g熔融指數(shù)7g/10min的PEEK、210gPES處理后的CNTs和IOg有機(jī)硅潤(rùn)滑劑加入到高速攪拌機(jī)，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制分段溫度300°C、 330°C、340°C、350°C、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出CNTs重量百分?jǐn)?shù)為20%，PEEK重量百分?jǐn)?shù)為78%，PES重量百分?jǐn)?shù)為1%，有機(jī)硅潤(rùn)滑劑重量百分?jǐn)?shù)為的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm。利用同軸法測(cè)試樣品在30MHz到1500MHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在50dB_70dB范圍內(nèi).利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。未鍍銅鎳的材料體積電阻為IO3 Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、 導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為4. 2GPa，彎曲強(qiáng)度為180MPa， 拉伸強(qiáng)度為lOOMPa。實(shí)施例7 以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程(1)將IOg PES溶于100ml DMAc溶液中，將200g導(dǎo)電石墨分散到50°C的1900ml 的DMAc中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C溫度條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；(2)將790g熔融指數(shù)114g/10min的PEEK和210gPES處理后的導(dǎo)電石墨加入到高速攪拌機(jī)，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制分段溫度300°C、 330°C、340°C、35(rC、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出導(dǎo)電石墨重量百分?jǐn)?shù)為20%，PEEK 重量百分?jǐn)?shù)為79%，PES重量百分?jǐn)?shù)為的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm，在樣品表面采用化學(xué)鍍的方法依次鍍銅和鎳。銅和鎳的用量分別為0. 2g和0. 4g。利用同軸法測(cè)試樣品在30MHz到1500MHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在50dB_70dB范圍內(nèi).利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB 范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。未鍍銅鎳的材料體積電阻為105Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、 導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為4. 2GPa，彎曲強(qiáng)度為140MPa， 拉伸強(qiáng)度為80MPa。實(shí)施例8 以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程(1)將2g PES溶于100ml DMAc溶液中，將50g碳納米管CNTs分散到50°C的1000ml 的DMAc溶液中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；將3g PES溶于IOOmlDMAc溶液中，將50g導(dǎo)電石墨分散到50°C的IOOOml的DMAc溶液中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在 50°C條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；(2)將 890g 熔融指數(shù) 23g/10min 的 PEEK、52gPES 處理后的 CNTs、53gPES 處理的導(dǎo)電石墨和5g有機(jī)硅潤(rùn)滑劑加入到高速攪拌機(jī)，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；
(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制分段溫度300°C、 330°C、340°C、35(TC、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出CNTs重量百分?jǐn)?shù)為5%，導(dǎo)電石墨重量百分?jǐn)?shù)為5%，PEEK重量百分?jǐn)?shù)為89%，PES重量百分?jǐn)?shù)為0. 5 %，有機(jī)硅潤(rùn)滑劑重量百分?jǐn)?shù)為0. 5%的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB 范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。材料的體積電阻為104Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為4. lGPa，彎曲強(qiáng)度為170MPa，拉伸強(qiáng)度為90MPa。實(shí)施例9 以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程(1)將5g PES溶于100ml DMAc溶液中，將70g碳納米管CNTs分散到50°C的1000ml 的DMAc溶液中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；將5g PES溶于IOOmlDMAc溶液中，將150g導(dǎo)電石墨分散到50°C的IOOOml的DMAc溶液中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在 50°C條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；(2)將 760g 熔融指數(shù) 71g/10min 的 PEEK、75gPES 處理后的 CNTs、155gPES 處理的導(dǎo)電石墨、5g硅烷偶聯(lián)劑和5g有機(jī)硅潤(rùn)滑劑加入到高速攪拌機(jī)，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制分段溫度300°C、 330°C、340°C、35(TC、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出CNTs重量百分?jǐn)?shù)為7%，導(dǎo)電石墨重量百分?jǐn)?shù)為15%，PEEK重量百分?jǐn)?shù)為76%，PES重量百分?jǐn)?shù)為1 %，有機(jī)硅潤(rùn)滑劑重量百分?jǐn)?shù)為0. 5%，硅烷偶聯(lián)劑重量百分?jǐn)?shù)為0. 5%的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB 范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。材料的體積電阻為104Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為4. lGPa，彎曲強(qiáng)度為180MPa，拉伸強(qiáng)度為 1 OOMPa。實(shí)施例10 以生產(chǎn)本發(fā)明Ikg復(fù)合材料為例所用的原料及其制備過(guò)程(1)將7g PES溶于100ml DMAc溶液中，將300g碳纖維分散到50°C的2500ml的 DMAc中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C溫度條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；將3g PES溶于IOOmlDMAc溶液中，將50gCNTs分散到50°C的IOOOml的DMAc溶液中，一邊攪拌一邊緩慢加入PES的DMAc溶液，在50°C條件下攪拌30分鐘，減壓過(guò)濾，將沉淀用蒸餾水洗滌3 5遍，烘干；(2)將635g熔融指數(shù)114g/10min的PEEK、307gPES處理后的碳纖維、53gPES處理后的CNTs和5g硅烷偶聯(lián)劑加入到高速攪拌機(jī)，攪拌均勻后置于烘箱中干燥處理；
(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，控制分段溫度300°C、 330°C、340°C、35(TC、345°C、34(rC，擠出后造粒，制備出CNTs重量百分?jǐn)?shù)為5%，碳纖維重量百分?jǐn)?shù)為30%，PEEK重量百分?jǐn)?shù)為63.5%，PES重量百分?jǐn)?shù)為1 %，硅烷偶聯(lián)劑重量百分?jǐn)?shù)為0. 5%的聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料；(4)最后將粒料烘干后注塑成所需的圓形測(cè)試樣品，樣品直徑為100mm，厚度為 2mm。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試樣品在8GHz到40GHz范圍內(nèi)電磁屏蔽效能值在40dB_70dB 范圍內(nèi)。樣品對(duì)8GHz到40GHz范圍內(nèi)的微波吸收效率達(dá)到99. 9%，該材料可以作為電磁屏蔽材料、微波吸收材料應(yīng)用。材料的體積電阻為104Ω ·πι，可以應(yīng)用在抗靜電材料、導(dǎo)電材料等。利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品在23°C下彎曲模量為14GPa，彎曲強(qiáng)度為^OMPa，拉伸強(qiáng)度為 190MPa。
權(quán)利要求
1.一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料，其特征在于其由作為樹脂基體的聚合物、分散在聚合物中的導(dǎo)電填料和用于分散導(dǎo)電填料的聚醚砜組成，樹脂基體的聚合物為聚醚醚酮，其熔融指數(shù)為7g/10min 170g/10min;導(dǎo)電填料為炭黑、石墨、碳纖維、單壁碳納米管、 雙壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或幾種；各成份重量和按100%計(jì)算，導(dǎo)電填料所占的重量百分?jǐn)?shù)為0. 1 % 40 %，聚醚醚酮所占的重量百分?jǐn)?shù)為59 % 99 %，聚醚砜所占的重量百分?jǐn)?shù)為0. 1%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料，其特征在于導(dǎo)電填料的重量百分?jǐn)?shù)為2% 30%，聚醚醚酮的重量百分?jǐn)?shù)為69% 97%，聚醚砜的重量百分?jǐn)?shù)為 0. 1%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料，其特征在于聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料含有加工助劑，其中導(dǎo)電填料所占的重量百分?jǐn)?shù)為0. 40%，聚醚醚酮所占的重量百分?jǐn)?shù)為59 % 99 %，聚醚砜所占的重量百分?jǐn)?shù)為0. 1 % 1 %，加工助劑的重量百分含量為0. ；加工助劑為潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑和抗氧劑中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求4所述的一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料，其特征在于加工助劑為脂肪酸及其酯、脂肪酸酰胺，有機(jī)硅、硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑、芳香胺、受阻酚或亞磷酸
5.如權(quán)利要求1 4任何一項(xiàng)所述的一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料，其特征在于 在聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料表面采用化學(xué)鍍或者電鍍方法形成金屬鍍層，金屬鍍層的物質(zhì)為銅、鎳和銀中的一種或幾種，金屬鍍層含量與聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料的表面積成正比例關(guān)系，每平方厘米使用金屬鍍層0. OOlg lg。
6.權(quán)利要求1 4任何一項(xiàng)所述的一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料在導(dǎo)電、抗靜電、 電磁屏蔽、微波吸收、低電阻發(fā)熱或低導(dǎo)熱領(lǐng)域中的應(yīng)用。
7.權(quán)利要求5所述的一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料在導(dǎo)電、抗靜電、電磁屏蔽、微波吸收、低電阻發(fā)熱或低導(dǎo)熱領(lǐng)域中的應(yīng)用。
8.權(quán)利要求5所述的一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料的制備方法，其步驟如下(1)將導(dǎo)電填料分散到DMAc溶液中攪拌均勻，然后緩慢加入聚醚砜PES的DMAc溶液， 加熱攪拌處理，過(guò)濾，洗滌，烘干；(2)將經(jīng)聚醚砜PES分散處理的導(dǎo)電填料與樹脂基體以及加工助劑混合后加入到高速攪拌機(jī)中，攪拌均勻后置于烘箱中干燥；(3)將干燥好的混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中，控制擠出加工溫度在300°C到360°C范圍內(nèi)，擠出后造粒；(4)最后將粒料烘干后注塑成型，再采用化學(xué)鍍或電鍍的方式在注塑成型的材料的表面鍍上一層金屬鍍層。
全文摘要
本發(fā)明屬于電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚醚醚酮基復(fù)合電磁屏蔽材料及其制備方法，該復(fù)合電磁屏蔽材料適用于電磁屏蔽、導(dǎo)電、抗靜電、微波吸收等領(lǐng)域。其由作為樹脂基體的聚合物、分散在聚合物中的導(dǎo)電填料和用于分散導(dǎo)電填料的聚醚砜組成，樹脂基體的聚合物為聚醚醚酮，其熔融指數(shù)為7g/10min～170g/10min；導(dǎo)電填料為炭黑、石墨、碳纖維、單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或幾種；各成份重量和按100％計(jì)算，導(dǎo)電填料所占的重量百分?jǐn)?shù)為0.1％～40％，聚醚醚酮所占的重量百分?jǐn)?shù)為59％～99％，聚醚砜所占的重量百分?jǐn)?shù)為0.1％～1％。
文檔編號(hào)H05K9/00GK102321338SQ20111019911
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者岳喜貴, 龐金輝, 張?jiān)弃Q, 張淑玲, 王洪松, 王貴賓 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)