具有emi屏蔽性能的熱塑性樹脂組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有EMI屏蔽性能的熱塑性樹脂組合物。該熱塑性樹脂組合物可以具有優(yōu)異的EMI屏蔽和注射模制可加工性。該熱塑性樹脂組合物包括（A）熱塑性樹脂；（B）碳纖維；以及（C）填料，包括表面涂覆有石墨晶體納米碳顆粒的納米金屬顆粒、涂覆有納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料、包含支撐納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料、以及它們的組合。
【專利說明】具有EMI屏蔽性能的熱塑性樹脂組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可以具有優(yōu)異的電磁干擾(EMI)屏蔽性能的熱塑性樹脂組合物?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著多功能和小型化的電氣/電子產(chǎn)品和信息通訊裝置的發(fā)展，使用的電磁波譜正改變至更高的頻帶，并且因此在日常生活中電磁污染不斷地增加。具體地，電磁輻射可能導(dǎo)致周圍裝置的故障或者失敗，并且可能傷害人類，例如，引起發(fā)燒。結(jié)果，對用于開發(fā)可以防止上述問題的有效EMI屏蔽技術(shù)存在增加的需求。
[0003]常規(guī)的EMI屏蔽技術(shù)直接處理金屬類材料，或者將金屬類材料涂敷或電鍍至基板(基底)以形成導(dǎo)電膜。然而，當(dāng)最終產(chǎn)品具有復(fù)雜的設(shè)計(jì)時(shí)，直接處理金屬類材料的方法可以表現(xiàn)出較差的可加工性，并且還可能導(dǎo)致增加的重量。此外，涂敷金屬類材料以形成導(dǎo)電膜需要可以加重產(chǎn)率負(fù)擔(dān)的諸如脫脂、蝕刻、中和、活化、金屬化、涂敷等的許多復(fù)雜的工
序。
[0004]相比之下，使用聚合物復(fù)合樹脂的導(dǎo)電EMI屏蔽材料就生產(chǎn)成本和可加工性而言可以具有優(yōu)勢，因?yàn)榭梢酝ㄟ^注射模制復(fù)合樹脂來制造屏蔽材料。
[0005]EMI屏蔽效率(EMI屏蔽效能)可以由以下公式表示:
[0006]屏蔽效能(效率)(S.E.) =R+A+B
[0007]其中，R是電磁波的表面反射，A是電磁波的內(nèi)吸收，以及B是由多反射所引起的損耗。
[0008]由于它們的高導(dǎo)電性(低阻抗)，通過電磁波的表面反射，金屬材料具有高EMI屏蔽效能。因此，為了提高聚合物復(fù)合樹脂的EMI屏蔽效能，可以使用金屬填料來增強(qiáng)導(dǎo)電性，并由此提高表面反射，同時(shí)，可以使用具有高滲透性的填料來提高電波的反射以及磁波的吸收。
[0009]韓國專利公開第2011-0078265號涉及一種包括具有改善的浸透性和導(dǎo)電性的納米纖維金屬復(fù)合材料的熱塑性樹脂組合物，使用均勻地涂覆有金屬的碳纖維來改善EMI屏蔽性能。然而，由于碳纖維具有較大的直徑和短的長度，因而碳纖維應(yīng)以較高的量存在以維持指定的EMI屏蔽性能。在這種情況下，諸如注射模制可加工性的基本性能可能劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供一種可以具有優(yōu)異的EMI屏蔽性能和/或注射模制可加工性的熱塑性樹脂組合物。
[0011]本發(fā)明的熱塑性樹脂組合物包括(A)熱塑性樹脂，(B)碳纖維，和(C)填料。填料(C)可以包括表面涂覆有石墨晶體納米碳顆粒(石墨晶納米碳顆粒)的納米金屬顆粒、作為涂覆有納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料、以及作為支撐納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料。
[0012]基于100重量份的包括按重量計(jì)50%至80%的熱塑性樹脂(A)和按重量計(jì)20%至50%的碳纖維(B)的基礎(chǔ)樹脂，本發(fā)明的熱塑性樹脂組合物可以包括I到8重量份的填料(C)。
[0013]熱塑性樹脂(A)的實(shí)例可以包括聚苯硫醚、聚酰胺、聚亞烷基對苯二甲酸酯(聚對苯二甲酸亞烷基酯，polyalkylene terephthalates)、聚縮醒、聚酰亞胺、聚苯醚、聚砜、聚酰胺酰亞胺、聚醚砜、液晶聚合物、聚醚酮、聚醚酰亞胺、聚烯烴、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯(包括間同立構(gòu)聚苯乙烯)等、以及它們的組合。聚亞烷基對苯二甲酸酯可以是聚對苯二甲酸乙二醇酯和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯，并且聚烯烴可以是聚丙烯和/或聚乙烯。
[0014]碳纖維(B)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的并且是可商購獲得的。可以使用聚丙烯腈(PAN)類和/或浙青類碳纖維。碳纖維可以具有5 μ m至30 μ m的平均直徑，8mm至20mm的長度，以及270至4，000的長寬比(縱橫比)(長度/直徑:l/d)。
[0015]填料(C)中的納米金屬顆粒的實(shí)例可以包括銀、鈷、鐵、和鎳納米金屬顆粒。
[0016]基于100重量份的碳納米管，復(fù)合填料可以包括20至90重量份的納米金屬顆粒。
[0017]本發(fā)明的熱塑性樹脂組合物還可以包括選自由以下組成的組中的一種或多種添加劑:抗菌劑、脫模劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、相溶劑、無機(jī)添加劑、表面活性劑、成核劑，偶聯(lián)劑、增塑劑、增強(qiáng)劑、摻混劑、諸如顏料和/或染料的著色劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗靜電劑、以及它們的混合物。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的EMI屏蔽制品由熱塑性樹脂組合物制備。
[0019]本發(fā)明的EMI屏蔽制品可以具有30dB至45dB的EMI屏蔽效能值，以及10—1至15 Ω / □的表面電阻值。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在以下本發(fā)明的詳細(xì)說明中將更全面地描述本發(fā)明，其中描述了本發(fā)明的一些但并非所有實(shí)施方式。實(shí)際上，本發(fā)明可以以許多不同的形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為限于本文給出的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式以使得本公開內(nèi)容滿足適用的法律要求。
[0021]本發(fā)明涉及一種可以具有優(yōu)異的EMI屏蔽和/或注射模制可加工性的熱塑性樹脂組合物。
[0022] 本發(fā)明的熱塑性樹脂組合物包括(A)熱塑性樹脂、(B)碳纖維、以及(C) 一種或多種填料。填料(C)可以包括表面涂覆有石墨晶體納米碳顆粒的納米金屬顆粒、作為涂覆有納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料、以及作為支撐納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料。
[0023]基于100重量份的包括按重量計(jì)50%至80%的熱塑性樹脂(A)和按重量計(jì)20%至50%的碳纖維(B)的基礎(chǔ)樹脂，本發(fā)明的熱塑性樹脂組合物可以包括I到8重量份的填料(C)。
[0024]本發(fā)明的熱塑性樹脂組合物的各組分的詳細(xì)描述如下:
[0025]可用于本發(fā)明的熱塑性樹脂(A)的類型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，并且可以使用可商購獲得的熱塑性樹脂而沒有限制。
[0026]熱塑性樹脂(A)的實(shí)例可以包括但不限于聚苯硫醚、聚酰胺、聚亞烷基對苯二甲酸酯(polyalkylene terephthalates)、聚縮醒、聚酰亞胺、聚苯醚、聚砜、聚酰胺酰亞胺、聚醚砜、液晶聚合物、聚醚酮、聚醚酰亞胺、聚烯烴、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯(包括間同立構(gòu)聚苯乙烯)等、以及它們的組合。在示例性的實(shí)施方式中，可以使用聚苯硫醚。聚亞烷基對苯二甲酸酯的實(shí)例可以包括但不限于聚對苯二甲酸乙二醇酯和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯，并且聚烯烴的實(shí)例可以包括但不限于聚丙烯和/或聚乙烯。
[0027]可用于本發(fā)明的碳纖維(B)的類型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，并且可以使用可商購獲得的碳纖維而沒有限制。碳纖維(B)的實(shí)例可以包括但不限于常規(guī)的PAN類碳纖維、浙青類碳纖維等、以及它們的組合。
[0028]碳纖維(B)可以是碳類(基于碳的)或者石墨類(基于石墨的)。碳類碳纖維的實(shí)例可以包括但不限于碳原纖維、碳纖維、碳納米管等、和它們的組合。
[0029]碳纖維可以具有5 μ m至30 μ m的平均直徑，8mm至20_的長度，以及270至4，000的長寬比(長度/直徑:l/d)。當(dāng)碳纖維(B)的平均直徑和長度在上述范圍內(nèi)時(shí)，由熱塑性樹脂組合物形成的制品可以表現(xiàn)出良好的表面電阻。當(dāng)長寬比在上述范圍內(nèi)時(shí)，可以在熱塑性樹脂組合物中容易地形成滲濾網(wǎng)絡(luò)。
[0030]本發(fā)明的熱塑性樹脂組合物包括包含按重量計(jì)50%至80%的熱塑性樹脂(A)和按重量計(jì)20%至50%的碳纖維(B)的基礎(chǔ)樹脂。
[0031]如果碳纖維(B)的量低于按重量計(jì)的20%，則表面電阻可以增加使得導(dǎo)電性劣化。這種劣化可以明顯降低EMI屏蔽性能。如果碳纖維(B)的量大于按重量計(jì)的50%，則可以劣化注射模制可加工性。
[0032]本發(fā)明的填料(C)的實(shí)例可以包括表面涂覆有石墨晶體納米碳顆粒的納米金屬顆粒、作為涂覆有納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料、作為支撐納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料。
[0033]納米金屬顆粒涂在碳納米管上的復(fù)合填料是指納米金屬顆粒均勻地分散或者分布在碳納米管上。納米金屬顆粒由碳納米管支撐的復(fù)合填料是指納米金屬顆粒不是均勻地分散或者分布(即，非均勻分布)在碳納米管上。
[0034]在填料(C)中使用的納米金屬顆粒應(yīng)該具有的高導(dǎo)電性以用于良好的電波屏蔽，并且應(yīng)該具有良好的磁性能以用于良好的磁波屏蔽。合適的納米金屬顆粒的實(shí)例可以包括但不限于具有高導(dǎo)電性的鉬族過渡金屬，例如:Pd、Pt、Sn、其合金等；具有良好的磁性能的金屬，例如:鈷、鐵、鎳、銀、錫、銅、等；以及它們的組合。在示例性的實(shí)施方式中，可以使用在所有金屬中具有最高導(dǎo)電性的銀。如果將鈷用作由碳納米管支撐的納米金屬顆粒，則由于其形狀，鈷可能不會均勻地分散在碳納米管上，這可以劣化EMI屏蔽性能。
[0035]納米金屬顆粒的直徑可以為IOOnm以下。例如,納米金屬顆粒的直徑可以是IOnm至IOOnm,并且作為另一實(shí)例,可以是50nm至lOOnm。使用較大直徑的納米金屬顆?？梢愿纳朴杀景l(fā)明的熱塑性樹脂組合物表現(xiàn)的EMI屏蔽性能。
[0036]用于復(fù)合填料中的碳納米管可以是束型和/或棉型碳納米管。此外，用在復(fù)合填料中的碳納米管可以是單壁碳納米管、雙壁碳納米管和/或多壁碳納米管。在示例性的實(shí)施方式中，可以使用纖維形式的雙壁碳納米管
[0037]基于100重量份的碳納米管，復(fù)合填料包括20至90重量份的納米金屬顆粒。
[0038]如果納米金屬顆粒的量低于20重量份，則可以減小顆粒之間的接觸面積。如果納米金屬顆粒的量大于90重量份，則碳納米管可以變得纏結(jié)，這可以導(dǎo)致復(fù)合填料的長寬比明顯減小。[0039]基于100重量份的包括熱塑性樹脂(A)和碳纖維(B)的基礎(chǔ)樹脂，本發(fā)明的熱塑性樹脂組合物可以包括I至8重量份的填料(C)。
[0040]如果填料(C)的量小于I重量份，則熱塑性樹脂組合物的EMI屏蔽性能可以劣化。如果填料(C)的量大于8重量份，則熱塑性樹脂組合物的基本特性(例如，注射模制可加工性)可以劣化。此外，由于其低的堆密度，因而可能難以將碳納米管與熱塑性樹脂混合。
[0041]熱塑性樹脂組合物還可以包括一種或多種添加劑。添加劑的實(shí)例可以包括但不限于抗菌劑、脫模劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、相溶劑、諸如顏料和/或染料的著色劑、無機(jī)添加劑、表面活性劑、成核劑、偶聯(lián)劑、增塑劑、增強(qiáng)劑、摻混劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗靜電劑等、以及它們的混合物?？梢砸猿Ｒ?guī)的量來使用添加劑。例如，基于100重量份的包括熱塑性樹脂(A)和碳纖維(B)的基礎(chǔ)樹脂，熱塑性樹脂組合物可以包括0.01至10重量份的量的一種或多種添加劑。
[0042]可以利用用于制備樹脂組合物的常規(guī)方法來制備可以具有優(yōu)異的EMI屏蔽性能的熱塑性樹脂組合物。例如，可以混合本發(fā)明的熱塑性樹脂(A)、碳纖維(B)、填料(C)以及其他可選的添加劑，然后利用常規(guī)技術(shù)對組合物進(jìn)行注射和/或擠出成型以形成EMI屏蔽制品。
[0043]由上述熱塑性樹脂組合物來制備根據(jù)本發(fā)明的EMI屏蔽制品。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的EMI屏蔽制品可以具有30dB至45dB的EMI屏蔽效能值，以及ΙΟ—1至15Ω/ □的表面電阻值。
[0045]在以下實(shí)施 例中將進(jìn)一步限定本發(fā)明，以下實(shí)施例旨在用于說明的目的并且不應(yīng)以任何方式被解釋為限制本發(fā)明的范圍。
[0046]實(shí)施例
[0047]在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的各種組分的細(xì)節(jié)如下:
[0048](A)熱塑性樹脂
[0049]使用由Deyang Inc.制造的直鏈型聚苯硫醚(產(chǎn)品名稱:PPS-hb)。
[0050](B)碳纖維
[0051]使用由Nanocyl Inc.制造的纖維狀多壁碳納米管(產(chǎn)品名稱:NC7000)。
[0052](C)填料
[0053](Cl)使用直徑為50nm的表面涂覆有結(jié)晶形石墨納米碳顆粒的納米鎳顆粒的填料，該填料由Nano Technologies Inc.制造(產(chǎn)品名稱:N1-C-50)。
[0054](Cl)使用直徑為40nm的表面涂覆有結(jié)晶形石墨納米碳顆粒的納米鎳顆粒的填料，該填料由Nano Technologies Inc.制造(產(chǎn)品名稱:N1-C-40)。
[0055](C3)使用基于100重量份的碳納米管包括85重量份的支撐在碳納米管上的納米鈷顆粒的復(fù)合填料，該復(fù)合填料由Bioneer Corporation制造(產(chǎn)品名稱:CNT_Co85)。
[0056](C4)使用基于100重量份的碳納米管包括50重量份的支撐在碳納米管上的納米鈷顆粒的復(fù)合填料，該復(fù)合填料由Bioneer Corporation制造(產(chǎn)品名稱:CNT_Co50)。
[0057](C5)使用基于100重量份的碳納米管包括50重量份的支撐在碳納米管上的納米鐵顆粒的復(fù)合填料，該復(fù)合填料由Bioneer Corporation制造(產(chǎn)品名稱:CNT_Fe50)。
[0058](C6)使用基于100重量份的碳納米管包括85重量份的支撐在碳納米管上的納米銀顆粒的復(fù)合填料,該復(fù)合填料由Bioneer Corporation制造(產(chǎn)品名稱:CNT_Ag85)。[0059]用于測試性能的方法
[0060](I)根據(jù)ASTM D4935-10在IGHz下使用試驗(yàn)樣品(厚2.lmm, 6mmX 6mm板)來測量EMI屏蔽效能(dB)。
[0061](2)使用可從Mitsubishi Chemical Corporation 獲得的 Loresta-GP測量計(jì)通過4點(diǎn)探針法來測量表面電阻(Ω/ 口)。
[0062]實(shí)施例1-8
[0063]基于100重量份的熱塑性樹脂(A)和碳纖維(B)，添加以在下面的表1中提出的量的填料(C)，然后通過使用雙螺桿擠壓機(jī)(L/D=35，Φ=45_)擠出組合物以形成為顆粒(粒料，pellets)。在300°C下制備得到的顆粒以形成試驗(yàn)樣品從而測量EMI屏蔽效能和表面電阻。
[0064]基于按重量計(jì)100%的(A)和(B)，以按重量％計(jì)來表示下面表1中的(A)與(B)的含量比，并且基于100重量份的(A)和(B)，以重量份來表示(C)的含量比。
[0065]表1
【權(quán)利要求】
1.一種具有EMI屏蔽性能的熱塑性樹脂組合物，包括:(A)熱塑性樹脂；(B)碳纖維；以及(C)填料,所述填料(C)包括表面涂覆有石墨晶體納米碳顆粒的納米金屬顆粒、包含涂覆有納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料、包含支撐納米金屬顆粒的碳納米管的復(fù)合填料、或它們的組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂組合物，其中，基于100重量份的包括按重量計(jì)50%至80%的所述熱塑性樹脂(A)和按重量計(jì)20%至50%的所述碳纖維(B)的基礎(chǔ)樹脂，所述熱塑性樹脂組合物包括I到8重量份的所述填料(C)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂組合物，其中，所述熱塑性樹脂(A)包括聚苯硫醚、聚酰胺、聚亞烷基對苯二甲酸酯、聚縮醛、聚酰亞胺、聚苯醚、聚砜、聚酰胺酰亞胺、聚醚砜、液晶聚合物、聚醚酮、聚醚酰亞胺、聚烯烴、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、或它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱塑性樹脂組合物，其中，所述聚亞烷基對苯二甲酸酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、或它們的組合，并且其中，所述聚烯烴包括聚丙烯、聚乙烯、或它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂組合物，其中，所述碳纖維(B)具有5μ m至30 μ m的平均直徑以及8mm至20mm的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂組合物，其中，所述碳纖維(B)具有270至4，000的長寬比，即長度/直徑:l/d。
7.根據(jù)權(quán)利要求 所述的熱塑性樹脂組合物，其中，所述納米金屬顆粒包括銀、鈷、鐵、鎳、或它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂組合物，其中，基于100重量份的所述碳納米管，所述復(fù)合填料包括20至90重量份的所述納米金屬顆粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂組合物，進(jìn)一步包括選自由以下組成的組的添加劑:抗菌劑、脫模劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、相溶劑、著色劑、無機(jī)添加劑、表面活性齊?、成核齊?、偶聯(lián)齊?、增塑劑、增強(qiáng)齊?、摻混齊?、穩(wěn)定劑、潤滑齊?、抗靜電劑、以及它們的混合物。
10.一種由根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂組合物制備的EMI屏蔽制品。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的EMI屏蔽制品，其中，所述制品具有30dB至45dB的EMI屏蔽效能值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的EMI屏蔽制品，其中，所述制品具有KT1至15Ω / □的表面電阻值。
【文檔編號】C08K9/02GK104004355SQ201410067278
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】廉景太, 樸志權(quán), 李柍實(shí) 申請人:第一毛織株式會社