一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料及其制备方法，属于材料加工技术领域，该复合材料按重量份计，由以下成分制成：60～85份热塑性树脂，15～30份导电填料，1.2～2份增韧剂，0.3～3份偶联剂，0.5～8份阻燃剂，0.4～3份分散剂，0.4～1.2份抗氧剂，0.3～0.5份润滑剂和0～1.5份抗菌剂。将该复合材料用于制备车辆仪器仪表壳体，该壳体能够具有持久地吸收和衰减电磁辐射并同时具有高强度、耐腐蚀、抗冲击、阻燃、导热及抑菌的优点。且该方法操作简单，对设备无特殊要求，适合大规模生产。

Electromagnetic shielding composite material for vehicle instrument housing and preparation method thereof

The invention relates to a kind of electromagnetic shielding composite material used for vehicle instrument and instrument shell and its preparation method, which belongs to the field of material processing. The composite material is made up of 60~85 parts of thermoplastic resin, 15~30 conductive fillers, 1.2 to 2 toughening agents, 0.3 to 3 coupling agents, 0.5 to 8 flame retardants, according to the weight portion of the composite material. 0.4 to 3 dispersants, 0.4 to 1.2 antioxidants, 0.3 to 0.5 lubricants and 0 to 1.5 antimicrobial agents. The composite material is used to prepare the vehicle instrument shell. The shell can absorb and attenuate electromagnetic radiation for a long time and have the advantages of high strength, corrosion resistance, impact resistance, flame retardancy, heat conduction and bacteriostasis. The method is simple in operation and has no special requirements for equipment, and is suitable for mass production.

【技术实现步骤摘要】
一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料及其制备方法
本专利技术属于材料加工
，具体涉及一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着城市化的进展和汽车的普及，由交通运输领域的温室气体排放、能源消耗和尾气排放引发的能源危机与环境污染是人类社会普遍关注并且亟待解决的焦点问题。由于相比于传统燃油车，电动车辆具有不产生排气污染、能源效率高、能源来源多样化以及噪声小和结构简单维修方便等优点，因此成为有效缓解能源和环境压力，推动汽车产业可持续发展的重要途径。同时，由交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化等构成的交通问题已成为令人困扰的社会问题，而以智能化为核心技术的车联网智能交通系统是解决以上交通问题的有效途径。因此，电动车辆和车联网智能交通系统的普及应用是当前车辆技术发展的大趋势。由于构成智能交通系统的电动车辆集成了各种先进的传感器技术、通信技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、信息发布技术等车联网技术，使得车辆上以电力调节器、调速控制器、功率放大器为代表的控制器、执行器等各类电子设备越来越多，从而使整个车辆空间成为充满高强度电磁辐射的环境。一方面，突出的电磁干扰会影响车辆中各电子设备与系统的正常工作，严重影响车辆的整车安全性；另外一方面，长期暴露在车辆产生的强电磁辐射下，会造成驾驶员及乘客的身体组织发生病变、甚至引起癌变。因此，增强车辆中各由电子器件与设备构成的仪器仪表的抗干扰能力和电磁兼容性，以提高车辆的安全性和舒适性是伴随智能交通发展必须面对和解决的关键问题之一。而采用具有电磁屏蔽功能的壳体是解决仪器仪表抗电磁干扰问题，增强电磁兼容性最简单、实用和有效的方式。目前，车辆仪器仪表壳体普遍采用金属材料或者普通工程塑料。金属壳体具有屏蔽效果好、强度高等优点，但是存在加工过程复杂、难度高、效率低、费用高、可塑性差、耐腐蚀性差，不能任意更改外形、造型单一等问题，同时，金属材料壳体普遍质量较重，不利于实现车辆的轻量化。传统的塑料壳体具有加工方便、一体成型、设计简单、造型丰富，能够给人满意的外形等特点，但是不具有电磁屏蔽功能。为在塑料壳体的基础上实现电磁屏蔽功能，通过在塑料壳体表面喷涂或电镀导电漆、粘贴金属膜、蒸发金属化是常用手段，然而这些方式工艺复杂，会大幅增加产品成本，并且各种表面导电化处理层都存在与塑料壳体的结合强度不够、抗老化差、耐久性差，从而使得屏蔽效果不长，即使用寿命短。随着制造材料的发展，通过在塑料基体中加入金属纤维、金属粉、碳粉等导电的电磁填料或者具有磁性的金属氧化物等制成具有电磁屏蔽功能的复合材料，可以克服上述屏蔽壳体的缺陷，从而获得了极大的关注与发展。例如中国专利CN201310382690.7公开了以导电炭黑和导电碳纤维填充PC/ABS的电磁屏蔽材料，中国专利CN201410300676.2和中国专利CN201010140117.1分别公开了以镍金属纤维和不锈钢金属以及不锈钢纤维为导电介质制备的导电塑料，这类专利存在一些不足：(1)若以单一的炭黑或球状金属等导电粉末为填充介质，则需要比较大的添加量才能在基体中相互接触形成导电网络，较大的填充比例一方面加工困难、影响基体的性能，另外一方面会增加成本；(2)以碳纤维等具有一定长径比的导电纤维，在基体中均匀分散后能够形成导电网络，因此仅以较少的填充量即可获得良好的导电性能，但是导电纤维在与基体混合时容易团聚，并且在注塑成型中容易断裂，从而降低屏蔽效果；(3)在金属纤维与塑料颗粒直接混合的过程中，金属纤维将发生团聚，不能形成良好的导电网络，往往屏蔽效能很低，达不到电磁屏蔽的目的，只能起到防静电的作用。中国专利CN201610354069.3公开了以导电炭黑、导电纤维、铝粉、钛镁合金粉、铁镍粉和镍锌粉为导电材料填充高分子基体制备的电磁屏蔽塑料，这种方案虽然能够取得不俗的屏蔽效果，但是存在原料太多、成本高、加工工艺复杂等不足。中国专利CN201510973833.0和CN201510937149.7公开了以不锈钢纤维、镀镍碳纤维、石墨、超导电炭黑、镀银玻璃微球中的一种或几种作为导电填料制备电磁屏蔽塑料，上述方案均为宽泛设计、缺乏针对性，笼统的填料选择，使得其制备的电磁屏蔽塑料无法在车辆仪器仪表电磁屏蔽这种特定的场合获得良好的屏蔽效果，从而需要针对车辆仪器仪表电磁屏蔽壳体选择合适的填充材料及组合。同时，一般的电子与通信设备的工作环境都比较良好，工作温度在室温左右、不存在振动等，而车辆中的仪器仪表面临着冲击振动、电池及发动机带来的高温、车辆中的各种腐蚀性液体及油等恶劣因素的影响，因此普通电磁屏蔽塑料难以满足车辆中各类仪器仪表壳体对材料的要求：高力学强度、比重低、耐腐蚀性好、导热性好、阻燃。此外，车辆中有很多与驾驶员及乘客接触的仪器仪表壳体，为防止壳体表面聚集大量的病菌，形成污染源，保障相关人员的身体健康，这使得车辆仪器仪表壳体还需要具有一定的抗菌、抑菌功能。目前市场上尚无针对车辆仪器仪表壳体，同时满足可注塑成型、能有效屏蔽电磁干扰、力学性能好、耐腐蚀、导热性好、抗菌等性能要求的材料。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料，目的之二在于提供一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料的制备方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料，按重量份计，由以下成分制成：60～85份热塑性树脂，15～30份导电填料，1.2～2份增韧剂，0.3～3份偶联剂，0.5～8份阻燃剂，0.4～3份分散剂，0.4～1.2份抗氧剂，0.3～0.5份润滑剂和0～1.5份抗菌剂。优选的，所述热塑性树脂为聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚、聚氯乙烯、聚酯、热塑性聚氨酯、聚醚酰亚胺、聚砜、聚缩醛、聚亚乙基醚、聚醚醚酮或聚丙烯酸醋类中的一种或多种，或各物质接枝物中的一种或多种，或各物质共聚物中的一种或多种，或各物质嵌段物中的一种或多种，或各物质接枝物、各物质共聚物或各物质嵌段物中至少两种的混合物。优选的，所述聚苯乙烯为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯或丙烯腈-苯乙烯中的一种。优选的，所述聚酰胺为PA6或PA6.6中的一种。优选的，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种。优选的，所述聚砜为聚醚矾。优选的，所述聚缩醛为聚甲醛。优选的，所述聚亚乙基醚为聚苯氧醚。优选的，所述聚丙烯酸醋类为聚甲基丙烯酸甲醋。优选的，所述导电填料为金属填料、导电碳材料或金属化纤维中至少两种的混合物，或金属化纤维；所述导电填料中金属元素的质量分数为30～90％。优选的，所述金属填料为金属粉或金属纤维中的一种或多种；所述导电碳材料为导电炭黑、导电石墨、导电碳纤维、导电石墨纤维、石墨烯或碳纳米管中的一种或者多种；所述金属化纤维中纤维的材质为碳纤维、石墨纤维或碳纳米管中的一种，表层金属材质为铁、钴、镍、银或铜中的一种或至少两种按任意比例的合金。优选的，所述金属粉的粒径为20nm～20μm；所述金属纤维的直径为5～25μm，长度为0.5～5mm；所述导电炭黑的粒径为20～50μm，电阻率为0.5～1.5Ω/m；所述导电石墨为鳞片石墨，晶体粒径为0.5～3mm，鳞片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料，其特征在于，按重量份计，由以下成分制成：60～85份热塑性树脂，15～30份导电填料，1.2～2份增韧剂，0.3～3份偶联剂，0.5～8份阻燃剂，0.4～3份分散剂，0.4～1.2份抗氧剂，0.3～0.5份润滑剂和0～1.5份抗菌剂。

【技术特征摘要】
1.一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料，其特征在于，按重量份计，由以下成分制成：60～85份热塑性树脂，15～30份导电填料，1.2～2份增韧剂，0.3～3份偶联剂，0.5～8份阻燃剂，0.4～3份分散剂，0.4～1.2份抗氧剂，0.3～0.5份润滑剂和0～1.5份抗菌剂。2.如权利要求1所述的一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述热塑性树脂为聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚、聚氯乙烯、聚酯、热塑性聚氨酯、聚醚酰亚胺、聚砜、聚缩醛、聚亚乙基醚、聚醚醚酮或聚丙烯酸醋类中的一种或多种，或各物质接枝物中的一种或多种，或各物质共聚物中的一种或多种，或各物质嵌段物中的一种或多种，或各物质接枝物、各物质共聚物或各物质嵌段物中至少两种的混合物。3.如权利要求1所述的一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述导电填料为金属填料、导电碳材料或金属化纤维中至少两种的混合物，或金属化纤维；所述导电填料中金属元素的质量分数为30～90％。4.如权利要求3所述的一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述金属填料为金属粉或金属纤维中的一种或多种；所述导电碳材料为导电炭黑、导电石墨、导电碳纤维、导电石墨纤维、石墨烯或碳纳米管中的一种或者多种；所述金属化纤维中纤维的材质为碳纤维、石墨纤维或碳纳米管中的一种，表层金属材质为铁、钴、镍、银或铜中的一种或至少两种按任意比例的合金。5.如权利要求4所述的一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述金属粉的粒径为20nm～20μm；所述金属纤维的直径为5～25μm，长度为0.5～5mm；所述导电炭黑的粒径为20～50μm，电阻率为0.5～1.5Ω/m；所述导电石墨为鳞片石墨，晶体粒径为0.5～3mm，鳞片尺寸为4～15μm；所述导电碳纤维的直径为7～12μm，长度为3～5mm；所述导电石墨纤维的直径为5～8μm，长度为0.2～6mm；所述石墨烯的粒径为9～21mm；所述碳纳米管为有机处理的单壁或多壁碳纳米管，直径为2～40nm，长度<100μm，纯度>95％，比表面积>40m2/g，电导率>150S/cm2；所述金属化纤维中纤维直径为5～15μm，表层金属厚度为0.5～1μm。6.如权利要求1所述的一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平安，李锐，刘琳，李熙，孙杨，周梦娇，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50