[发明专利]一种电磁防护塑料及其制备方法

说明书

一种电磁防护塑料及其制备方法，该电磁防护塑料由以下原料混配制成：塑料基体、增容剂、碳纤维、二维Ti₃C₂纳米片、石墨烯气凝胶、偶联剂。其制备方法包括如下步骤：物料混炼、挤出造粒、注塑成型。本发明电磁防护塑料的电磁屏蔽波段范围宽，综合力学性能优良，且制备工艺简单，适用于需要防电磁辐射的电子器件外壳等功能塑料的制作。

技术领域

本发明涉及一种功能性非金属复合材料，尤其是涉及一种电磁防护塑料及其制备方法。

背景技术

随着电磁波信息技术的广泛应用，电子、电气及通信设备向精密化、智能化、集成化、高频化方向发展，与此同时，有限空间中的电磁环境急剧恶化，诸如电磁干扰、电磁信息泄密、电磁环境污染等电磁辐射对工业环境带来不利影响，也对人类健康构成威胁。

电磁屏蔽材料或吸波材料能够反射或衰减电磁信号，降低电磁辐射。传统的电磁屏蔽材料如金属材料Ni、Cu、Ag、坡莫合金或金属导电网，虽具有良好的电磁波屏蔽作用或损耗能力，但是由于其自身密度大，与其形成复合材料填充量高，应用受到限制。工程塑料具有力学性能好、重量小、可柔性化等特点，在很多领域开始逐步替代一些传统电磁屏蔽材料，尤其是电子器件或设备的外壳材料。工程塑料不具备对电磁波的屏蔽和损耗能力，将具有屏蔽作用或损耗能力的介质填充至塑料基体中形成复合材料，赋予塑料材料电或磁的功能特性，约束或限制场源中电磁辐射，能够实现工程塑料自身的电磁防护作用。复合型电磁防护塑料是一种很重要的防止电子公害的防护性功能材料。

电磁屏蔽填料对复合型电磁防护塑料的功能性起着重要的作用。研究表明，单一的颗粒型电磁屏蔽介质如炭黑、金属粉末填充至工程塑料基体中，难以实现宽频电磁波段内的电磁屏蔽或损耗作用，且所需的颗粒填充含量高，一定程度上削减了工程塑料的力学性能，也不利于材料的热流动成型。具有轻质的电或磁的纤维材料在塑料的电磁功能化得到广泛应用。一维材料有较大的长径比和接触面积，较低含量的纤维植入至树脂基体中易搭接形成导电网络，赋予塑料导电特性和屏蔽效能。但纤维材料与基体材料两者存在极性差异，难以实现两相材料的界面良好粘接；同时大长径比的纤维材料在基体中的非均匀分散，限制了复合材料的高力学性能的发挥。基于此，开发和研制电磁屏蔽和力学性能协同强化的新型电磁防护塑料具有重要工程应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述不足，提供一种兼具优异的电磁屏蔽效能和力学性能的电磁防护塑料。

本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种简单易行，适合大规模生产的所述电磁防护塑料的制备方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种电磁防护塑料，由以下原料混配制成：塑料基体、增容剂、碳纤维、二维Ti₃C₂纳米片、石墨烯气凝胶、偶联剂。

优选地，所述原料的重量份配比为：塑料基体55~70份、增容剂3~8份、碳纤维4~8份、二维Ti₃C₂纳米片10~15份，石墨烯气凝胶0.5~2份、偶联剂3~5份。

优选地，所述塑料基体为丙烯腈—丁二烯—苯乙烯树脂（ABS）与聚酰胺（PA）或聚碳酸酯（PC）塑料的复合材料；丙烯腈—丁二烯—苯乙烯树脂与聚酰胺或聚碳酸酯塑料的质量配比优选为1:4~2:3。

优选地，所述增容剂为苯乙烯—马来酸酐(SMA)或马来酸酐接枝乙烯－辛烯共聚物(POE-g-MAH)。

优选地，所述碳纤维的长度为0.5~3mm，直径为6-8μm，更优选7μm。

优选地，所述二维Ti₃C₂纳米片为用质量浓度30%~40%的氢氟酸(HF)刻蚀Ti₃SiC₂后制成；所述石墨烯气凝胶的密度为5~12 mg/cm³。