一种电磁屏蔽聚丙烯复合材料及其制备方法和用途.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201210056061.0 (22)申请日 2012.03.06 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 103304888 A (43)申请公布日 2013.09.18 (73)专利权人 上海杰事杰新材料 （集团） 股份有 限公司 地址 201109 上海市闵行区北松路800号 (72)发明人 姚寅芳 (74)专利代理机构 上海智信专利代理有限公司 31002 代理人 吴林松 (51)Int.Cl. C08L 23/12(2006.01) C08K 13/06(200。

2、6.01) C08K 3/04(2006.01) C08K 7/06(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 3/14(2006.01) H05K 9/00(2006.01) (56)对比文件 CN 1277798 A,2000.12.20, CN 101701094 A,2010.05.05, 审查员 贾瑞杰 (54)发明名称 一种电磁屏蔽聚丙烯复合材料及其制备方 法和用途 (57)摘要 本发明属于高分子材料技术领域， 涉及一种 聚丙烯复合材料及其制备方法和用途。 该聚丙烯 复合材料， 由包含以下重量份的组分制成： 聚丙 烯100份， 石墨2-25份， 磁性颗粒0.。

3、02-0.25份， 偶 联剂0.5-5份， 碳纤维2-15份。 本发明制备方法简 单， 可实现材料的大规模制备， 材料不仅具有良 好的加工性能， 还具有一定的电磁屏蔽性能， 可 有效代替金属原料生产零件或外壳。 权利要求书2页 说明书4页 CN 103304888 B 2017.08.04 CN 103304888 B 1.一种聚丙烯复合材料， 其特征在于： 包含以下重量份的组分： 所述的聚丙烯的等规度为6096； 所述的膨胀石墨的制备方法为： 将石墨加入到浓硫酸和浓硝酸的混合液中， 其中浓硫 酸与浓硝酸的重量比值范围是(1.56):1， 混合酸溶液与石墨的重量比值范围是(1.5 5):1， 。

4、浸泡1932h， 经过洗涤， 干燥处理， 将石墨置于8001200的马弗炉中加热15s 50s， 石墨将迅速膨化， 从而得到膨胀系数为100倍以上的膨胀石墨； 所述的石墨为天然鳞片石墨， 粒径为500600微米， 含碳量大于99； 所述的预处理后的磁性颗粒的制备方法为： 将磁性颗粒放入含有体积分数为1.5 3.5硅烷的乙醇溶液中分散3060min， 取出并烘干， 备用， 其中硅烷的乙醇溶液与磁性颗 粒的重量比值范围是1:51:50； 所述的磁性颗粒为Fe2O3、 Fe3O4、 Fe3C或Fe7C3中的一种以上； 所述的膨胀石墨与所述的预处理后的磁性颗粒的重量份之比为100:1； 所述的碳纤维为。

5、短切碳纤维， 直径为29微米， 长度为26mm； 所述的偶联剂为乙烯基硅烷、 氨基硅烷、 环氧基硅烷、 甲基丙烯酰氧基硅烷或马来酸酐 中的一种以上； 所述的聚丙烯复合材料的制备方法， 其包含以下步骤： (1)将石墨预处理制成膨胀石墨， 预处理磁性颗粒， 使磁性颗粒均匀分散， 按比例称取 各组分原料； (2)将膨胀石墨、 预处理后的磁性颗粒、 聚丙烯和偶联剂同时加入到高速混合机中， 充 分搅拌， 混合均匀； (3)将步骤(2)所得混合物与碳纤维置于密炼机中， 混炼， 出料， 即得到聚丙烯复合材 料； 所述的步骤(3)中， 混炼温度为190260， 混炼时间为510min。 2.一种根据权利要求1。

6、所述的聚丙烯复合材料的制备方法， 其特征在于： 包含以下步 骤： (1)将石墨预处理制成膨胀石墨， 预处理磁性颗粒， 使磁性颗粒均匀分散， 按比例称取 各组分原料； (2)将膨胀石墨、 预处理后的磁性颗粒、 聚丙烯和偶联剂同时加入到高速混合机中， 充 分搅拌， 混合均匀； (3)将步骤(2)所得混合物与碳纤维置于密炼机中， 混炼， 出料， 即得到聚丙烯复合材 料； 所述的步骤(1)中， 膨胀石墨的制备方法为： 将石墨加入到浓硫酸和浓硝酸混合液中， 其中浓硫酸与浓硝酸的重量比值范围是1.56， 混合酸溶液与石墨的重量比值范围是1.5 权利要求书 1/2 页 2 CN 103304888 B 2 。

7、5， 浸泡1932h， 经过洗涤， 干燥处理， 将石墨置于8001200的马弗炉中加热15s 50s， 石墨将迅速膨化， 从而得到膨胀系数为100倍以上的膨胀石墨； 所述的步骤(1)中， 预处理后的磁性颗粒的制备方法为： 将磁性颗粒放入含有体积分数 为1.53.5硅烷的乙醇溶液中分散3060min， 取出并烘干， 备用， 其中硅烷的乙醇溶液 与磁性颗粒的重量比值范围是1:51:50； 所述的步骤(3)中， 混炼温度为190260， 混炼时间为510min。 3.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于： 所述的步骤(2)中搅拌时间为8min 25min。 4.一种根据权利要求1所述的聚丙烯复。

8、合材料用作电磁屏蔽材料的用途。 权利要求书 2/2 页 3 CN 103304888 B 3 一种电磁屏蔽聚丙烯复合材料及其制备方法和用途 技术领域 0001 本发明属于高分子材料技术领域， 涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和用 途。 背景技术 0002 随着科学技术的发展， 人类在生产以及日常生活中使用的电子电气设备越来越 多， 这些电子电气设备都会产生或多或少的电磁辐射， 影响人类的身体健康。 尤其是近年随 着城市人口的迅速增加， 汽车， 电器等大量设备进入家庭生活， 因此大力发展具有电磁屏蔽 性能的材料势在必行。 0003 目前， 市场上使用的电磁屏蔽材料大都是以金属材料为原料制成， 。

9、传统的金属材 料Cu、 Ag、 Fe、 Ni等由于具有良好的导磁性， 成为最初研究电磁屏蔽材料的首选， 但这类材料 存在密度大、 易腐蚀、 不易加工、 造价昂贵等确定， 因而逐渐被一些复合材料所替代， 这类复 合材料通常以绝缘高聚物为主要物质， 以具有良好导磁性能的微粒为填充剂， 混合加工后 成型为电磁屏蔽材料。 发明内容 0004 本发明目的在于制备一种具有良好力学性能和电磁屏蔽性能的聚丙烯/石墨/磁 粉/碳纤维复合材料， 从而代替生产配件或家用电器等的外壳材料。 0005 为实现上述目的， 本发明采用以下技术方案： 0006 本发明制备出具有电磁屏蔽性能的聚丙烯复合材料， 不仅能有效的吸收。

10、和衰减电 磁辐射， 还可降低生产成本， 提高生产率； 此外， 相比金属材料， 高分子复合材料具备优异的 耐酸碱腐蚀的优点。 0007 一种聚丙烯复合材料， 由包含以下重量份的组分制成： 0008 聚丙烯 100份， 0009 石墨 225份， 0010 磁性颗粒 0.020.25份， 0011 偶联剂 0.55份， 0012 碳纤维 215份。 0013 所述的聚丙烯的等规度为6096。 0014 所述的石墨为天然鳞片石墨， 粒径为500600微米， 含碳量大于99。 0015 所述的磁性颗粒为Fe2O3、 Fe3O4、 Fe3C或Fe7C3中的一种或一种以上。 0016 所述的石墨与磁性颗粒。

11、的重量份之比为100 1。 0017 所述的偶联剂为乙烯基硅烷、 氨基硅烷、 环氧基硅烷、 甲基丙烯酰氧基硅烷或马来 酸酐中的一种或一种以上。 0018 所述的碳纤维为短切碳纤维， 直径为29微米， 长度为26mm。 0019 一种上述聚丙烯复合材料的制备方法， 包含以下步骤： 说明书 1/4 页 4 CN 103304888 B 4 0020 (1)将石墨预处理制成膨胀石墨， 预处理磁性颗粒， 使磁性颗粒均匀分散， 按上述 比例称取各组分原料， ； 0021 (2)将膨胀石墨、 磁性颗粒、 聚丙烯和偶联剂同时加入到高速混合机中， 充分搅拌， 混合均匀； 0022 (3)将步骤(2)所得混合物。

12、与碳纤维置于密炼机中， 混炼， 出料， 即得到聚丙烯复合 材料。 0023 所述的步骤(1)中， 膨胀石墨的制备方法为： 将石墨加入到浓硫酸和浓硝酸混合液 中， 其中浓硫酸与浓硝酸的重量比值范围是1.56， 混合酸溶液与石墨的重量比值范围是 1.55， 浸泡1932h， 经过洗涤， 干燥处理， 将石墨置于8001200的马弗炉中加热15s 50s， 石墨将迅速膨化， 从而得到膨胀系数为100倍以上的膨胀石墨。 0024 所述的步骤(1)中， 将磁性颗粒放入含有1.53.5(体积分数)硅烷的乙醇溶液 中分散3060min， 取出并烘干， 备用， 其中硅烷的乙醇溶液与磁性颗粒的重量比值范围是1 5。

13、1 50。 0025 所述的步骤(2)中搅拌时间为8min25min。 0026 所述的步骤(3)中， 混炼温度为190 260， 混炼时间为510min。 0027 一种上述聚丙烯复合材料用作电磁屏蔽材料的用途 0028 本发明的优点在于： 0029 (1)本发明制备方法简单， 可实现材料的大规模制备， 材料不仅具有良好的加工性 能， 还具有一定的电磁屏蔽性能， 可有效代替金属原料生产零件或外壳； 0030 (2)本发明在材料制备中加入碳纤维对基体聚丙烯起增强作用， 同时， 由于碳纤维 本身也具有良好的导电性能， 因此， 碳纤维可以与膨胀石墨形成较好的导电网络， 从而提升 复合材料电磁屏蔽性。

14、能； 0031 (3)将磁性颗粒在含有硅烷的乙醇溶液中进行分散， 使磁性颗粒表面附着一定硅 烷， 硅烷具有一定偶联作用， 从而使磁性颗粒与膨胀石墨， 聚丙烯更充分的混合。 0032 (4)磁性颗粒的加入使得复合材料比一般的石墨复合材料具有更好的磁性能， 磁 性颗粒的加入使复合材料拥有良好的磁性质， 从而有效的提高复合材料的电磁屏蔽性能。 具体实施方式 0033 下面以实施例进一步说明本发明。 0034 下列实施例中： 0035 膨胀石墨的制备方法为： 将石墨加入到浓硫酸和浓硝酸混合液中， 其中浓硫酸与 浓硝酸的重量比值范围是1.56， 混合酸溶液与石墨的重量比值范围是1.55， 浸泡19 32。

15、h， 经过洗涤， 干燥处理， 将石墨置于8001200的马弗炉中加热15s50s， 石墨将迅速 膨化， 从而得到膨胀系数为100倍以上的膨胀石墨。 0036 磁性颗粒的预处理为： 将磁性颗粒放入含有1.53.5(体积分数)硅烷的乙醇溶 液中分散3060min， 取出并烘干， 备用， 其中硅烷的乙醇溶液与磁性颗粒的重量比值范围 是1 51 50。 0037 石墨为天然鳞片石墨， 粒径为500600微米， 含碳量大于99。 0038 实施例1 说明书 2/4 页 5 CN 103304888 B 5 0039 将100份等规度60聚丙烯， 2份膨胀石墨， 0.02份处理好的磁性颗粒Fe2O3， 0。

16、.5份 乙烯基硅烷同时加入到高速混合机中， 搅拌8min， 使复合材料得到充分的预共混； 0040 将215重量份的碳纤维与前面的复合材料混合物置于密炼机中， 在190 260 下混炼510min， 出料即可得到具有一定强度的电磁屏蔽复合材料。 0041 用模具制备厚度为3mm的复合材料样品， 测得其在150MHz1.5GHz的频率范围内， 最大屏蔽效果达12.3dB。 0042 实施例2 0043 将100份等规度70聚丙烯， 4份膨胀石墨， 0.04份处理好的磁性颗粒Fe3O4， 1份氨 基硅烷同时加入到高速混合机中， 搅拌10min， 使复合材料得到充分的预共混； 0044 将2份碳纤维。

17、与前面的复合材料混合物置于密炼机中， 在190 260 下混炼5 10min， 出料； 0045 用模具制备厚度为3mm的复合材料样品， 测得其在150MHz1.5GHz的频率范围内， 最大屏蔽效果达14.5dB。 0046 实施例3 0047 将100份等规度75聚丙烯， 8份膨胀石墨， 0.08份处理好的磁性颗粒Fe3C， 1.5份 环氧基硅烷偶联剂， 同时加入到高速混合机中， 搅拌12min， 使复合材料得到充分的预共混； 0048 将5份碳纤维与前面的复合材料混合物置于密炼机中， 在190 260 下混炼5 10min， 出料； 0049 用模具制备厚度为3mm的复合材料样品， 测得其。

18、在150MHz1.5GHz的频率范围内， 最大屏蔽效果达16.7dB。 0050 实施例4 0051 将100份等规度80聚丙烯， 10份膨胀石墨， 0.1份处理好的磁性颗粒Fe7C3， 2份甲 基丙烯酰氧基硅烷同时加入到高速混合机中， 搅拌15min， 使复合材料得到充分的预共混； 0052 将8份碳纤维与前面的复合材料混合物置于密炼机中， 在190 260 下混炼5 10min， 出料； 0053 用模具制备厚度为3mm的复合材料样品， 测得其在150MHz1.5GHz的频率范围内， 最大屏蔽效果达23.8dB。 0054 实施例5 0055 将100份等规度86聚丙烯， 15份膨胀石墨，。

19、 0.15份处理好的磁性颗粒Fe7C3， 3份 马来酸酐同时加入到高速混合机中， 搅拌18min， 使复合材料得到充分的预共混； 0056 将10份碳纤维与前面的复合材料混合物置于密炼机中， 在190 260 下混炼5 10min， 出料； 0057 用模具制备厚度为3mm的复合材料样品， 测得其在150MHz1.5GHz的频率范围内， 最大屏蔽效果达31.5dB， 即达到30dB， 可以用于普通家装的电磁屏蔽。 0058 实施例6 0059 将100份等规度90聚丙烯， 20份膨胀石墨， 0.2份处理好的磁性颗粒Fe3C， 4份马 来酸酐同时加入到高速混合机中， 搅拌21min， 使复合材料。

20、得到充分的预共混； 0060 将12份碳纤维与前面的复合材料混合物置于密炼机中， 在190 260 下混炼5 10min， 出料； 说明书 3/4 页 6 CN 103304888 B 6 0061 用模具制备厚度为3mm的复合材料样品， 测得其在150MHz1.5GHz的频率范围内， 最大屏蔽效果达41.8dB， 即达到30dB， 可以用于普通家装的电磁屏蔽。 0062 实施例7 0063 将100份等规度96聚丙烯， 25份膨胀石墨， 0.25份处理好的磁性颗粒Fe3O4， 5份甲 基丙烯酰氧基硅烷同时加入到高速混合机中， 搅拌25min， 使复合材料得到充分的预共混； 0064 将15份。

21、碳纤维与前面的复合材料混合物置于密炼机中， 在190 260 下混炼5 10min， 出料； 0065 用模具制备厚度为3mm的复合材料样品， 测得其在150MHz1.5GHz的频率范围内， 最大屏蔽效果达45.6dB， 即达到30dB， 可以用于普通家装的电磁屏蔽。 0066 对比例1 0067 将100份等规度60聚丙烯， 2份膨胀石墨， 0.02份处理好的磁性颗粒Fe2O3， 0.5份 乙烯基硅烷同时加入到高速混合机中， 搅拌8min， 使复合材料得到充分的预共混； 0068 在190 260 下混炼510min， 出料即可得到具有一定强度的电磁屏蔽复合材 料。 0069 用模具制备厚度。

22、为3mm的复合材料样品， 测得其在150MHz1.5GHz的频率范围内， 最大屏蔽效果达12.3dB。 0070 表1为实施例1及对比例1中制备的不同碳纤维含量的聚丙烯复合材料的性能。 0071 表1 0072 0073 由上表可以看出， 随着碳纤维含量的增加， 复合材料的力学性能呈显著上升； 而随 着膨胀石墨和磁性颗粒含量的增加， 复合材料的电磁屏蔽效果也呈显著上升。 0074 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发 明。 熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改， 并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。 因此， 本发明不限于这里的实施 例， 本领域技术人员根据本发明的揭示， 不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在 本发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 7 CN 103304888 B 7 。