利用通過無電解及電解連續(xù)工序制備的鍍敷有銅及鎳的碳纖維的電磁波屏蔽復(fù)合材料的 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專利申請對2013年05月31日向韓國專利廳提出的韓國特許申請 第10-2013-0062962號及2013年12月20日向韓國專利廳提出的韓國特許申請第 10-2013-0159979號主張優(yōu)先權(quán)，上述專利申請的公開事項(xiàng)插入于本說明書作為參照。
[0002] 本發(fā)明涉及利用通過無電解及電解連續(xù)工序制備的鍍敷有銅及鎳的碳纖維的電 磁波屏蔽復(fù)合材料的制備方法及電磁波屏蔽復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0003] 進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)及電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、安裝有尖端電子設(shè)備的汽 車及高速列車的出現(xiàn)，在各種電子產(chǎn)品中產(chǎn)生的電磁波對電子設(shè)備之間產(chǎn)生影響，作為其 事例，經(jīng)證明2010年初成為國際熱點(diǎn)的日本汽車的電子系統(tǒng)缺陷及韓國高速鐵路的故障 原因?yàn)殡姶挪?，由此還可引起人員傷亡。
[0004] 尤其，在醫(yī)學(xué)界，接連報(bào)告電磁波還直接對人體具有嚴(yán)重的有害性。這種電磁波根 據(jù)發(fā)生源分為在手機(jī)、雷達(dá)、電視（TV)及微波爐等各種家用電器中產(chǎn)生的高頻和在家庭及 產(chǎn)業(yè)用發(fā)電源等中產(chǎn)生的低頻，尤其，提出由在100MHz至數(shù)GHz單位的高頻帶中產(chǎn)生的電 磁波引起的人體有害性。
[0005] 呈現(xiàn)電磁波的屏蔽效果的單位由分貝（dB)表示，是指屏蔽前后的電磁場強(qiáng)度比。 20dB的效果是指電磁波的量減少至1/10的狀態(tài)，40dB是指電磁波的量減少至1/100的狀 態(tài)。一般，當(dāng)30至40dB以上時(shí)，判斷為屏蔽效果良好。為了從這種電子波的產(chǎn)生引起的 有害性中保護(hù)電子設(shè)備及人體，全世界加強(qiáng)規(guī)定，并加強(qiáng)各不同國家的有關(guān)電磁干擾（EMI) 的規(guī)定。
[0006]根據(jù)這種趨勢，為了屏蔽電磁波，使用金屬基材，或在基材中應(yīng)用具有導(dǎo)電性的涂 敷或鍍敷。金屬基材存在不利于加工復(fù)雜的圖案且重的缺點(diǎn)。并且，在基材中鍍敷的方式 因脫脂、刻蝕、中和、活性化、促進(jìn)劑、金屬蒸鍍、活性化及鍍敷1-3次之類的復(fù)雜的工藝而 不利于生產(chǎn)率。此外，據(jù)報(bào)告，有使用碳納米管、金屬粉末、石墨、鐵素體等填充劑的屏蔽材 料，但在分散性、加工性、電磁波屏蔽效率等方面存在缺點(diǎn)。為了克服這種缺點(diǎn)，在填充材 料中鍍敷金屬來適用，但當(dāng)前由于這種導(dǎo)電性粉末的鍍敷方式苛刻，使得生產(chǎn)率、生產(chǎn)價(jià)格 高，因而難以實(shí)用化。
[0007] 最近的有關(guān)電磁波屏蔽的現(xiàn)有技術(shù)有將鎳?yán)w維或通過電解鍍敷法鍍敷鎳的碳絲 復(fù)合化于高分子樹脂中的美國登錄專利第5827997號和將導(dǎo)電性纖維復(fù)合化于樹脂的美 國公開專利第2002/0108699號、與包含碳納米管的電磁波屏蔽膜相關(guān)的韓國特許申請 第2009-0031184號、與電磁波屏蔽膜制備方法相關(guān)的韓國特許申請第2006-0039465號、 與利用碳納米管或碳納米纖維的電磁波屏蔽材料相關(guān)的韓國特許申請第2000-0039345 號、與電磁波屏蔽效率優(yōu)秀的高分子/碳納米管復(fù)合體制備方法相關(guān)的韓國特許申請第 2009-0057726 號。
[0008] 在本說明書全文中，參照了多篇論文及專利文獻(xiàn)，并表示了其引用。所引用的論文 及專利文獻(xiàn)的公開內(nèi)容全部插入于本說明書作為參照，從而更加明確說明本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的水平及本發(fā)明的內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 要解決的問題
[0010] 本發(fā)明人努力開發(fā)電磁波屏蔽性能優(yōu)秀的復(fù)合材料。其結(jié)果，混合通過無電解 及電解連續(xù)工序來鍍敷銅及鎳的碳纖維和熱塑性樹脂或熱固性樹脂，并進(jìn)行注塑成型、擠 出成型或排出成型來制備了成型品，最終確認(rèn)到經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)率突出且電磁波屏蔽效果優(yōu) 秀，從而完成了本發(fā)明。
[0011] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供利用熱塑性樹脂和通過無電解及電解鍍敷的連續(xù) 工序來鍍敷銅及鎳的碳纖維的電磁波屏蔽復(fù)合材料的制備方法。
[0012] 本發(fā)明的再一目的在于，提供利用熱固性樹脂和通過無電解及電解鍍敷的連續(xù)工 序來鍍敷銅及鎳的碳纖維的電磁波屏蔽復(fù)合材料的制備方法。
[0013] 本發(fā)明的另一目的在于，提供通過本發(fā)明的上述電磁波屏蔽復(fù)合材料的制備方法 制備而得的電磁波屏蔽復(fù)合材料。
[0014] 通過以下發(fā)明的詳細(xì)說明、發(fā)明要求保護(hù)范圍及附圖，更加明確本發(fā)明的其他目 的及優(yōu)點(diǎn)。
[0015] 解決問題的手段
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，本發(fā)明提供電磁波屏蔽復(fù)合材料的制備方法，上述 電磁波屏蔽復(fù)合材料的制備方法包括：步驟（a)，混合50-90重量百分比的熱塑性樹脂和 10-50重量百分比的通過無電解及電解連續(xù)工序來鍍敷銅及鎳的碳纖維；以及步驟（b)，對 上述步驟（a)的結(jié)果物進(jìn)行注塑成型或擠出成型來得到電磁波屏蔽復(fù)合材料。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方式，本發(fā)明提供電磁波屏蔽復(fù)合材料的制備方法，上述 電磁波屏蔽復(fù)合材料的制備方法包括：步驟（a)，混合50-90重量百分比的熱固性樹脂和 10-50重量百分比的通過無電解及電解連續(xù)工序來鍍敷銅及鎳的碳纖維；以及步驟（b)，對 上述步驟（a)的結(jié)果物進(jìn)行排出成型來得到電磁波屏蔽復(fù)合材料。
[0018] 本發(fā)明人努力開發(fā)電磁波屏蔽性能優(yōu)秀的復(fù)合材料。其結(jié)果，混合通過無電解 及電解連續(xù)工序來鍍敷銅及鎳的碳纖維和熱塑性樹脂或熱固性樹脂，并進(jìn)行注塑成型、擠 出成型或排出成型來制備了成型品，最終確認(rèn)到經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)率突出且電磁波屏蔽效果優(yōu) 秀。
[0019] 在本發(fā)明中，大體上混合（i) (i-1)熱塑性樹脂或（i-2)熱固性樹脂和（ii)通過 無電解及電解連續(xù)工序來鍍敷銅及鎳的碳纖維來進(jìn)行成型，從而制備電磁波屏蔽復(fù)合材 料。
[0020] 以下，按不同步驟詳細(xì)說明用于制備電磁波屏蔽復(fù)合材料的本發(fā)明的方法。
[0021 ] 作為本發(fā)明的一實(shí)施方式，利用熱塑性樹脂的電磁波屏蔽復(fù)合材料的制備工序如 下。
[0022] (a)熱塑件樹脂和鍍敷有銅及鎳的碳纖維的混合
[0023] 首先，本發(fā)明的制備方法經(jīng)過如下步驟：混合50-90重量百分比的熱塑性樹脂和 10-50重量百分比的通過無電解及電解連續(xù)工序來鍍敷銅及鎳的碳纖維。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)例，上述熱塑性樹脂利用本領(lǐng)域公知的各種干燥機(jī)，例如，利用 熱風(fēng)干燥機(jī)（airdryer)等進(jìn)行干燥后利用。
[0025] 利用于本發(fā)明的熱塑性樹脂形成基質(zhì)，但在其含量小于50重量百分比的情況下， 存在成型性及物理特性降低的缺點(diǎn)，在其含量大于90重量百分比的情況下，存在體積電阻 及電磁波屏蔽性能降低的問題。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)例，在上述步驟（a)的混合物中，熱塑性樹脂的含量為70-90 重量百分比，鍍敷有銅及鎳的碳纖維的含量為10-30重量百分比，更優(yōu)選地，在上述混合物 中，熱塑性樹脂的含量為70-80重量百分比，鍍敷有銅及鎳的碳纖維的含量為20-30重量百 分比。
[0027] 利用于本發(fā)明的熱塑性樹脂可利用本領(lǐng)域公知的各種熱塑性樹脂，優(yōu)選地，上述 熱塑性樹脂選自由聚碳酸酯類樹脂、聚苯乙烯類樹脂、聚醚類樹脂、聚砜類樹脂、聚烯烴類 樹脂、聚酰亞胺類樹脂、氟類樹脂、聚（甲基）丙烯酸酯類樹脂、聚縮醛類樹脂、聚酰胺類 樹脂、芳香族乙烯類樹脂、丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂及聚氯乙烯類樹脂組成的 組中的至少一種，更優(yōu)選地，上述熱塑性樹脂選自由聚丙稀（PP，Polypropylene)、聚酰胺 6 (PA6，Polyamide6)、聚碳酸酯（PC，Polycarbonate)及丙稀腈-丁二稀-苯乙稀樹脂（ABS， acrylonitrile-butadiene-styreneresin)組成的組中的至少一種，上述熱塑性樹脂尤 其優(yōu)選為聚丙烯（PP)、聚酰胺6 (PA6)、聚碳酸酯（PC)、聚碳酸酯（PC)及丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯樹脂（ABS)，或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂（ABS)。
[0028] 利用于本發(fā)明的碳纖維可利用本領(lǐng)域公知的各種碳纖維，可利用商業(yè)上購買的碳 纖維，或從聚丙烯腈（PAN)基或?yàn)r青基制備的碳纖維。
[0029] 另一方面，可使金屬鍍敷于碳纖維來得到導(dǎo)電性優(yōu)秀的高導(dǎo)電性碳纖維，上述高 導(dǎo)電性碳纖維的平均直徑為7μm，若連鍍敷厚度也包括，則上述高導(dǎo)電性碳纖維的平均直 徑為7. 25μπι至9. 5μπι，但本發(fā)明的范圍不特別限制于纖維直徑。
[0030] 并且，用于鍍敷的碳纖維為束形態(tài)的12000ΤΕΧ，但不限制ΤΕΧ的數(shù)值。
[0031] 為了提高與樹脂的加工性及分散性，制備而得的高導(dǎo)電性碳纖維可加工成如圖4 所示的短切（chopped)狀態(tài)。
[0032] 在利用于本發(fā)明的鍍敷有銅及鎳的碳纖維的含量小于10重量百分比的情況下， 存在電磁波屏蔽性能降低的缺點(diǎn)，在上述鍍敷有銅及鎳的碳纖維的含量大于50重量百分 比的情況下，復(fù)合材料的物性降低，且加工性及經(jīng)濟(jì)性降低。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)例，上述步驟（a)的鍍敷有銅及鎳的碳纖維呈短切 (chopped)形態(tài)，上述碳纖維的長度為3mm至500mm。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)例，上述步驟（a)的結(jié)果物還包含選自由鐵素體、石墨及鍍 敷有金屬的石墨組成的組中的導(dǎo)電性材料。
[0035] 可包含上述導(dǎo)電性材料，從而降低本發(fā)明的電磁波屏蔽復(fù)合材料的表面電阻，并 強(qiáng)化復(fù)合材料的內(nèi)部導(dǎo)電性。
[0036] 在包含上述導(dǎo)電性材料的情況下，更優(yōu)選地，上述步驟（a)的結(jié)果物包含40-89. 5 重量百分比的熱塑性樹脂、10-50重量百分比的鍍敷有銅及鎳的碳纖維及0. 5-10重量百分 比的導(dǎo)電性材料，尤其優(yōu)選地，上述步驟（a)的結(jié)果物包含67-89重量百分比的熱塑性樹 脂、10-30重量百分比的鍍敷有銅及鎳的碳纖維及1-3重量百分比的導(dǎo)電性材料。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)例，鍍敷于上述石墨的金屬選自由鋁、鐵、鉻、不銹鋼、銅、鎳、 黑鎳、銀、金、鉑、鈀、錫、鈷及它們的兩種以上的合金組成的組中的至少一種，更優(yōu)選地，上 述金屬選自由鋁、鉻、銅、鎳、銀、鉑、鈀、錫、鈷及它們的兩種以上的合金組成的組中的至少 一種，尤其優(yōu)選為銅、鎳、鈀或錫，最優(yōu)選為鎳。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)例，在上述步驟（a)中，還包含選自由碳填充劑、阻燃材料、 增塑劑、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、無機(jī)填充劑、離型劑、分散劑、抗滴落劑及耐候穩(wěn)定劑 組成的組中的一種以上的添加劑來進(jìn)行混合。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)例，本發(fā)明的制備方法在步驟（a)和步驟（b)之間還包括步 驟（a-Ι)，在上述步驟（a-Ι)中，使用顆粒制備用擠出機(jī)來將上述步驟（a)的結(jié)果物制備成 復(fù)合顆粒。
[0040] (a-1)復(fù)合顆粒的準(zhǔn)備
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的還一實(shí)例，在溫度為230-255°C且速度為70-150rpm的條件下，利用 擠出機(jī)來制備上述復(fù)合顆粒。
[0042] 更優(yōu)選地，上述擠出機(jī)可利用本領(lǐng)域公知的各種用于制備顆粒的擠出機(jī)，作為擠 壓條件，將擠出機(jī)的溫度區(qū)間分為5個(gè)區(qū)間來分別設(shè)定為230°C、245°C、245°C、245°C及 255°C，且將速度設(shè)定為80-120rpm。
[0043] (b)灃塑成銦或擠出成銦及電磁波屏蔽復(fù)合材料的得到
[0044] 接著，本發(fā)明的制備方法經(jīng)過對上述步驟（a)的結(jié)果物進(jìn)行注塑成型或擠出成型 來得到電磁波屏蔽復(fù)合材料的步驟。
[0045] 在本發(fā)明中，作為成型方法采用注塑成型方法的情況下，優(yōu)選地，在溫度