本发明属于高分子材料
技术领域：
，涉及一种抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料及其制备方法和应用。
背景技术：
：随着科学技术的进步和电子电工技术的飞速发展，电子通讯产品等电子设备在工业和日常生活中得到了越来越广泛的应用。虽然这些电子设备能给人们的生活带来便利，但是均存在一定的电磁辐射，这些电磁辐射不仅能干扰其他设备的正常工作，还可危害到人类的健康。为了减少电磁辐射对其它电子设备正常运行的影响以及降低其对人类身体健康的危害，对电磁屏蔽材料的电磁屏蔽性能的要求越来越高。目前，市场上的电磁屏蔽材料大多采用金属材料或者在塑料表面镀上一层金属层。然而，由金属材料制成的电磁屏蔽材料大多存在质量较重、不耐腐蚀、加工困难、价格昂贵的缺点；而采用金属镀层制成的电子屏蔽材料又存在镀层工艺繁琐和容易造成环境污染等问题，同时在使用过程中又会产生金属镀层容易脱落并由此影响电磁屏蔽效果的现象，这些均制约了电磁屏蔽材料的进一步的应用。另外，电子产品的外壳部件暴露在空气中，并经常被用户手持并且放置于不同的环境下，长期使用则表面会积累大量的病菌，形成污染源，对人体健康带来不利的影响。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料，该抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料不仅具有持久的电磁屏蔽性能和良好的机械性能，而且还能取得良好和持久的抑菌功能。本发明的另一个目的在于提供一种上述的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法。本发明的第三个目的在于提供一种上述的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的应用。为达到上述目的，本发明的解决方案是：一种抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其含有以下组分并且各组分具有以下重量份：其中，PC树脂可以为双酚A型聚碳酸酯，熔融指数可以为3.2‐28g/10min。导电填料可以选自不锈钢纤维、镀镍碳纤维、石墨、超导电碳黑和镀银玻璃微球中的一种或几种。不锈钢纤维的纤维直径优选为7‐22μm；镀镍碳纤维的纤维直径优选为7‐12μm，镍层厚度优选为0.5‐1μm；超导电碳黑的电阻率优选为0.6‐1.2Ω·m；镀银玻璃微球的平均粒径优选为10‐20μm，银的含量(银的重量占镀银玻璃微球总重量的百分比)优选为8‐16wt％，玻璃成分的含量(玻璃成分的重量占镀银玻璃微球总重量的百分比)优选为84‐92wt％。增韧剂可以选自乙烯‐丙烯酸甲酯‐甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物(EMA‐GMA)、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯(LLDPE‐g‐MAH)和甲基丙烯酸甲酯‐丁二烯‐苯乙烯三元共聚物(MBS)中的一种或几种。抗菌剂可以选自纳米二氧化钛、纳米氧化银、聚六亚甲基胍磷酸盐或含银离子硅酸盐中的一种或一种以上。含银离子硅酸盐为巴斯夫IRGAGUARDB5000。偶联剂可以选自乙烯基三乙氧基硅烷(KH‐151)、γ‐氨丙基三乙氧基硅烷(KH‐550)、γ‐缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH‐560)、γ‐缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷(KH‐561)中的一种或几种。分散剂可以选自季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、PE蜡或硅酮粉中的一种或几种。分散剂的重量份可以优选为0.4‐1.0份。抗氧剂可以选自四[β‐(3，5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β‐(3，5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、三[2，4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)或双(2，4‐二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)中的一种或几种。一种制备上述的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的方法，其包括如下步骤：(1)、将100份PC树脂、3‐15份增韧剂、0.3‐1.5份抗菌剂、0.3‐3份偶联剂、0.4‐3.0份分散剂、0.4‐1.2份抗氧剂混合均匀，得到预混料；(2)、将预混料从螺杆挤出机的主喂料口加入到料斗中，将6‐50份导电填料从螺杆挤出机的玻纤口加入，经该螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，制得抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料。其中，在步骤(1)中，各原料组分的混合是在高速混合机中进行的，该高速混合机的转速可以为500‐700rpm。在步骤(1)中，混合温度可以优选为40‐80℃。在步骤(1)中，混合时间可以优选为3‐10min。在步骤(2)中，螺杆挤出机可以优选为双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机采用分区温度控 制，各区的温度优选在230‐280℃的范围内。一种上述的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料作为手持电子设备的保护壳的应用，。由于采用上述方案，本发明的有益效果是：第一，因为本发明是将导电填料掺入聚碳酸酯基体中而最终制成电磁屏蔽复合材料，从而克服了由金属材料制成的电磁屏蔽材料质量较重、不耐腐蚀、加工困难、价格昂贵的缺点，有利于实现电磁屏蔽复合材料的轻质化和耐腐蚀性，还能克服含有金属电磁屏蔽镀层的电磁屏蔽材料的金属镀层的脱落，从而有利于保持终产品电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽性能的持久性。第二、因为本发明的导电填料均匀分布在聚碳酸酯基体中，所以最终制成的电磁屏蔽复合材料具有均一和稳定的电磁屏蔽性能。第三、因为本发明在聚碳酸酯基体中添加了特定种类的增韧剂，该增韧剂能够解决由于导电填料的添加而导致的聚碳酸酯冲击强度不高的问题，从而得到同时具有高韧性和较好的电磁屏蔽性能的聚碳酸酯材料。第四、因为本发明在聚碳酸酯基体中混入抗菌剂并使该抗菌剂均匀分布在聚碳酸酯基体中，所以本发明所得的聚碳酸酯材料能够获得均匀持久的抗菌效果，当用于制备手持电子设备的保护壳时，能够避免该电子设备作为污染源而传播病菌，有益于手持电子设备使用者的身体健康。总之，本发明的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料(属于无卤材料)具有持久地吸收和衰减电磁辐射并同时抑制细菌生长繁殖的优点。具体实施方式本发明提供了一种抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料及其制备方法和应用。<抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料>一种抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料，其可以含有以下组分并且各组分可以具有以下重量份：其中，PC树脂(即聚碳酸酯树脂)可以选自双酚A型聚碳酸酯，熔融指数为3.2‐28g/10min。熔融指数反映的是PC树脂的粘度，熔融指数较小的PC树脂具有较高的粘度和分子量，而PC 树脂的冲击强度依赖于其分子量的高低，选用熔融指数为3.2‐28g/10min的PC树脂作为基体，与其他熔融指数的PC树脂相比，最终得到的复合材料的韧性更好。导电填料可以选自不锈钢纤维、镀镍碳纤维、石墨、超导电碳黑和镀银玻璃微球中的一种或几种。进一步地，不锈钢纤维的纤维直径可以优选为7‐22μm；镀镍碳纤维的纤维直径可以优选为7‐12μm，镍层厚度可以优选为0.5‐1μm；超导电碳黑的电阻率可以优选为0.6‐1.2Ω·m；镀银玻璃微球的平均粒径可以优选为10‐20μm，银的含量(银的重量占镀银玻璃微球总重量的百分比)可以优选为8‐16wt％，玻璃成分的含量(玻璃成分的重量占镀银玻璃微球总重量的百分比)可以优选为84‐92wt％。增韧剂可以选自乙烯‐丙烯酸甲酯‐甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物(EMA‐GMA)、马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯(LLDPE‐g‐MAH)、甲基丙烯酸甲酯‐丁二烯‐苯乙烯三元共聚物(MBS)中的一种或几种。偶联剂可以选自乙烯基三乙氧基硅烷(KH‐151)、γ‐氨丙基三乙氧基硅烷(KH‐550)、γ‐缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH‐560)、γ‐缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷(KH‐561)中的一种或几种。分散剂可以选自季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、PE蜡或硅酮粉中的一种或几种。分散剂的重量份还可以优选为0.5‐1.0。抗氧剂可以选自四[β‐(3，5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β‐(3，5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、三[2，4‐二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)或双(2，4‐二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)中的一种或几种。抗菌剂可以选自纳米二氧化钛、纳米氧化银、聚六亚甲基胍磷酸盐和含银离子硅酸盐中的一种或几种。<抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法>一种制备如上述的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的方法，其包括如下步骤：(1)、将100份PC树脂、3‐15份增韧剂、0.3‐1.5份抗菌剂、0.3‐3份偶联剂、0.4‐3.0份分散剂、0.4‐1.2份抗氧剂在高速混合机中混合，控制该高速混合机的转速为500‐700rpm、温度为40‐80℃、混合时间为3‐10min，得到预混料；(2)、将预混料从主喂料口下料至螺杆挤出机的料斗中，将6‐50份导电填料经螺杆挤出机的玻纤口加入，控制各区(自喂料口至挤出机模头)温度分别为230‐240℃(一区温度)、240‐250℃(二区温度)、250‐260℃(三区温度)、260‐270℃(四区温度)、270‐280℃(五区温度)和270‐280℃(六区温度)，主机转速为50‐70赫兹，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，制得抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料。其中，在步骤(1)中，分散剂的重量份还可以优选为0.4‐1.0。在步骤(2)中，自喂料口至挤出机模头，各区(从一区至五区)的温度逐渐升高，即五区温度>四区温度>三区温度>二区温度>一区温度。喂料端采用较低的温度，因为此时物料(即各组分的混合物)没有熔融，使得物料具有较快的模头输送的速度，在螺杆挤出机中停留的时间更短，尽可能地降低加工过程中物料的分解；而螺杆挤出机后段采用较高的温度，保证了物料良好的塑化，使PC树脂基体与导电填料形成良好的界面，有助于形成导电网络结构，从而获得更好的电磁屏蔽效果。六区的温度相对于五区的温度又略有下降(五区温度>六区温度)。<抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的用途>本发明的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料具有良好的电磁屏蔽和高韧性，可以用于制作手持电子设备的保护壳，例如笔记本外壳、电脑机箱、手机壳体、导航设备外壳、精密电子仪器外壳等，从而有效保护电子设备免受外界电磁波干扰或保护人体免受电子通信设备产生的电磁波辐射。以下结合实施例对本发明作进一步的说明。本发明的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的各物理量所采用的测试方法如下所示：(1)、拉伸强度：ASTMD638，拉伸速度5mm/min。(2)、弯曲模量：ASTMD790，弯曲速度2mm/min。(3)、缺口冲击强度：ASTMD256。(4)、无缺口冲击强度：ASTMD256。(5)、电磁屏蔽效果：ASTMD4935，测试范围30MHZ‐30GHZ。(6)、抑菌率测试方法：QBT2591。实施例一本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料各组分的含量如下表1所示。表1实施例一的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的组分含量表PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)100份导电填料(不锈钢纤维)6份增韧剂(EMA‐GMA)3份抗菌剂(纳米氧化银)0.3份偶联剂(KH‐151)0.3份分散剂(PETS)0.4份抗氧剂(1076/626＝1/2)0.4份其中，本实施例中的PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)的熔融指数为10g/10min。本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法包括如下步骤：(1)、将100份PC树脂、3份增韧剂、0.3份抗菌剂、0.3份偶联剂、0.4份分散剂、0.4 份抗氧剂在高速混合机中混合，控制高速混合机的转速为700rpm、温度为40℃、混合时间为6min，得到预混料；(2)、将预混料通过主喂料口下料至螺杆挤出机的料斗，将6份导电填料经螺杆挤出机的玻纤口加入，控制各区(自喂料口至挤出机模头)温度分别为230℃(一区温度，下同)、240℃(二区温度，下同)、250℃(三区温度，下同)、260℃(四区温度，下同)、275℃(五区温度，下同)和270℃(六区温度，下同)，主机转速为50赫兹，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，制得抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料。其中，在步骤(2)中，五区温度>四区温度>三区温度>二区温度>一区温度，并且五区温度>六区温度，下同。将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时，之后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表6。实施例二本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料各组分的含量如下表2所示。表2实施例二的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的组分含量表PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)100份导电填料(不锈钢纤维/镀银玻璃微球＝4/1)15份增韧剂(MBS)6份抗菌剂(聚六亚甲基胍磷酸盐)0.5份偶联剂(KH‐550)0.9份分散剂(EBS)1份抗氧剂(1076/626＝1/2)0.6份其中，本实施例中的PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)的熔融指数为28g/10min。本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法包括如下步骤：(1)、将100份PC树脂、6份增韧剂、0.5份抗菌剂、0.9份偶联剂、1份分散剂、0.6份抗氧剂在高速混合机中混合，控制高速混合机的转速为500rpm、温度为70℃、混合时间为3min，得到预混料；(2)、将预混料通过主喂料口下料至螺杆挤出机的料斗，将15份导电填料经螺杆挤出机的玻纤口加入，控制各区(自喂料口至挤出机模头)温度分别为230℃、245℃、255℃、265℃、270℃和260℃，主机转速为50赫兹，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，制得抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料。将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时，之后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表6。实施例三本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料各组分的含量如下表3所示。表3实施例三的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的组分含量表PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)100份导电填料(镀镍碳纤维/石墨＝9/1)25份增韧剂(LLDPE‐g‐MAH)9份抗菌剂(含银离子硅酸盐)0.9份偶联剂(KH‐151)1.6份分散剂(EBS)1.7份抗氧剂(1076/626＝1/2)0.8份其中，本实施例中的PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)的熔融指数为20g/10min。本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法包括如下步骤：(1)、将100份PC树脂、9份增韧剂、1.6份偶联剂、0.9份抗菌剂、1.7份分散剂、0.8份抗氧剂在高速混合机中混合，控制高速混合机的转速为600rpm、温度为80℃、混合时间为8min，得到预混料；(2)、将预混料下料至螺杆挤出机的料斗，将25份导电填料经螺杆挤出机的玻纤口加入，控制各区(自喂料口至挤出机模头)温度分别为240℃、250℃、250℃、260℃、270℃和275℃，主机转速为50赫兹，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，制得抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料。将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时，之后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表6。实施例四本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料各组分的含量如下表4所示。表4实施例四的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的组分含量表PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)100份导电填料(不锈钢纤维/超导电碳黑＝9/1)38份增韧剂(LLDPE‐g‐MAH)12份抗菌剂(含银离子硅酸盐和纳米二氧化钛)1.2份偶联剂(KH‐560)2.2份分散剂(PE蜡)2.5份抗氧剂(1076/626＝2/3)1份其中，本实施例中的PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)的熔融指数为3.2g/10min。本实施例的抗菌剂中，含银离子硅酸盐和纳米二氧化钛的重量份之比为1︰3。本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法包括如下步骤：(1)、将100份PC树脂、12份增韧剂、2.2份偶联剂、1.2份抗菌剂、2.5份分散剂、1 份抗氧剂在高速混合机中混合，控制高速混合机的转速为600rpm、温度为50℃、混合时间为10min，得到预混料；(2)、将预混料下料至螺杆挤出机的料斗，将38份导电填料经螺杆挤出机的玻纤口加入，控制各区(自喂料口至挤出机模头)温度分别为230℃、240℃、260℃、260℃、275℃和265℃，主机转速为50赫兹，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，制得抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料。将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时，之后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表6。实施例五本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料各组分的含量如下表5所示。表5实施例五的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的组分含量表PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)100份导电填料(镀镍碳纤维)50份增韧剂(MBS)15份抗菌剂(纳米氧化银和纳米二氧化钛)1.5份偶联剂(KH‐561)3份分散剂(硅酮粉)3份抗氧剂(1076/168＝1/2)1.2份其中，本实施例中的PC树脂(双酚A型聚碳酸酯)的熔融指数为13g/10min。在本实施例中的抗菌剂中，纳米氧化银和纳米二氧化钛的重量比为2︰3。本实施例中的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的制备方法包括如下步骤：(1)、将100份PC树脂、15份增韧剂、3份偶联剂、3份分散剂、1.5份抗菌剂、1.2份抗氧剂在高速混合机中混合，控制高速混合机的转速为700rpm、温度为60℃、混合时间为4min，得到预混料；(2)、将预混料下料至螺杆挤出机的料斗，将50份导电填料经螺杆挤出机的玻纤口加入，控制各区(自喂料口至挤出机模头)温度分别为240℃、250℃、250℃、260℃、275℃和270℃，主机转速为50赫兹，经螺杆挤出机中挤出造粒和拉条切粒，制得抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料。将上述产品在鼓风烘箱中于85℃干燥5小时，之后用注塑机注塑成型，注塑温度为275℃。注塑好的样条在50％相对湿度，23℃放置24小时后进行性能测试，测试结果见表6。表6实施例一至五的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料的性能测试表由表6可知，本发明制备的抗菌电磁屏蔽聚碳酸酯材料不仅具有优异的电磁屏蔽效果，同时还具有较高的韧性、较小的密度、加工成型方便和抗菌效果的特点，可以广泛地应用于电子通讯领域。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使用本发明。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，本发明不限于上述实施例，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。当前第1页1 2 3