聚丙烯/镀镍玻璃纤维/二氧化钛复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及聚合物复合材料领域，具体是一种聚丙締/锻儀玻璃纤维/二氧化铁 复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着电子工业的快速发展，电磁干扰（EMI)问题日趋严重。电磁波干扰不 仅会对精密的电子设备造成影响，同时对人体健康也有着极大的危害，因此研发高效的电 磁屏蔽材料W解决电磁干扰问题已得到人们的广泛关注。传统的电磁屏蔽材料，如金属 及其复合材料，虽然具有良好的电磁屏蔽效能，但存在自身重量大、生产效率低和成本高 等问题，因而无法适应一些特殊场合的用途。与金属材料相比，导电高分子材料具有质量 轻、易成型、生产效率高和成本低等优点，是一种可部分替代金属材料的新型电磁屏蔽材料 [QumgD.Carbon, 2012, 50:3342]。
[0003] 聚丙締（P巧是目前应用最广泛的高分子材料之一，由于其原料来源丰富，价格低 廉，综合性能优良，被广泛应用于工业生产、医药卫生等领域。改性后的聚丙締可W部分替 代工程塑料使用，进一步拓宽其应用范围。随着现代科技的飞速发展，聚丙締的导电功能化 成为其改性的重要方向之一。具有导电功能的聚丙締复合材料可作为电磁屏蔽材料应用于 微电子、军事通讯、航空航天等高精尖领域。
[0004] 为满足电磁屏蔽材料屏蔽效能大于20地的使用要求，导电高分子材料的体积电 导率需大于lS/m[ThomassinM,etal.Mater.Sci.Eng. 2013, 74:211]，而通常高分子材料 的体积电阻率在1〇ι°-1〇2°Ω.cm之间，是优良的绝缘材料，通过添加导电填料对聚合物进 行改性是实现聚合物导电功能化的主要手段。为使聚合物的导电率大于IS/m，常需要加入 高含量的导电填料或采用特殊的制备方法W使导电填料在聚合物基体中实现导电网络的 有效构建。Liu等在聚氨醋中加入20wt%的碳纳米管，所制得复合材料的电磁屏蔽效能为 17地[ArjmandM,etal.Carbon. 2012, 50:5126]。Yan等制备了具有隔离结构的聚苯乙締 /石墨締复合材料，特殊的结构设计使石墨締在极低含量下形成导电网络，当石墨締含量 为3. 47vol%时，复合材料电导率达到43. 5S/m，电磁屏蔽性能为45. 1地[Yan,etal.Adv. 化net.Mater. 2015, 25:559]。然而，上述方法在提高聚合物电导率的同时必然会带来成本 增加、材料成型难度大、机械性能下降等问题[ArjmandM,etal.Carbon, 2012, 50:5126]。 寻求高效、价廉的导电填料，并通过常规加工手段制备满足电磁屏蔽要求且易实现工业化 生产的导电高分子材料仍是当前急需解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决目前导电高分子材料生产效率低、成本高的问题，提供了一种聚 丙締/锻儀玻璃纤维/二氧化铁复合材料及其制备方法。
[0006] 本发明是通过W下技术方案实现的：聚丙締/锻儀玻璃纤维/二氧化铁复合材料， 是由85. 0~92.Ovol%的聚丙締（P巧、7~14.Ovol%的锻儀玻璃纤维（NCG巧W及0. 5~ l.Ovol%的二氧化铁灯i〇2)构成的。
[0007] 本发明将二氧化铁与锻儀玻璃纤维作为二元填料对聚丙締进行功能化改性。利用 玻璃纤维具有较大长径比、易于搭接的结构特点，实现包覆儀层在聚丙締中的连续分布与 网络化构建，在极低金属儀含量下形成导电通路，赋予聚丙締导电性能；同时利用二氧化铁 的高介电常数及两极极化效应特点，在聚合物中加入纳米Ti〇2粒子，通过界面极化作用衰 减电磁波，提高复合材料的电磁屏蔽效能。将具有高导电性的锻儀玻璃纤维和二氧化铁协 同作用，可显著提高聚丙締的电导率及电磁屏蔽效能。
[0008] 进一步，本发明提供了所述聚丙締/锻儀玻璃纤维/二氧化铁复合材料的制备方 法，其步骤为：聚丙締经密炼烙融后与二氧化铁混炼使混合均匀，随后加入锻儀玻璃纤维， 混炼得到分散均匀的混合物，然后热压成型得到所述聚丙締/锻儀玻璃纤维/二氧化铁复 合材料。
[0009] 优选的，所述聚丙締的密炼时间为5~lOmin;所述聚丙締与二氧化铁的混炼时间 为5~lOmin;聚丙締与二氧化铁的混合物与锻儀玻璃纤维的混炼时间为7~lOmin;密炼 和混炼的揽拌速度为30~60rpm。
[0010] 另外，所述密炼和混炼均是在转矩流变仪内实现的。转矩流变仪内的溫度为 180 ~21(TC。 W11] 而且，聚丙締、二氧化铁及锻儀玻璃纤维的混合物是在190~210°C、10~15MPa 条件下热压成型的。
[0012] 本发明所述复合材料的制备方法能有效提高聚丙締的体积电导率，通过改变组分 配比，可W调节复合材料的电导率及电磁屏蔽效能，得到具有良好导电性能及电磁屏蔽性 能的聚丙締复合材料，是一种高效、低成本、成型工艺简单的电磁屏蔽功能复合材料制备方 法。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明制备的聚丙締/锻儀玻璃纤维/二氧化铁复合材料的电导率曲线 图。从图中可W看出，随着导电粒子Ni含量的增加，复合材料得电导率显著提高；且二氧化 铁与锻儀玻璃纤维有显著的协同效应，在PP/NCGF体系中加入少量化7-0. 8vol% )Ti〇2， 当儀含量（在复合材料中的体积含量）基本相同的前提下可使复合材料电导率提高1-2个 数量级。
[0014] 图2为聚丙締/锻儀玻璃纤维/二氧化铁复合材料的电磁屏蔽性能随频率的变化 曲线图。从图中可W看出，随着锻儀玻璃纤维含量上升，复合材料的屏蔽效能逐渐提高，当 NCGF含量为12. 7vol%时，复合材料屏蔽效能可达到42地，表现出良好的电磁屏蔽性能（儀 在锻儀玻璃纤维中的含量为4vol% )。
【具体实施方式】 阳01引 实施例一：
[0016] 聚丙締/锻儀玻璃纤维/二氧化铁电磁屏蔽功能复合材料的制备方法，包括W下 步骤：
[0017] (1)先将转矩流变仪升溫至200°c，向其中加入38. 5g聚丙締，密炼5min，转速为 60rpm，使聚丙締充分烙融；
[0018] (2)向转矩流变仪中加入1. 5g纳米二氧化铁，混炼lOmin，使二者均匀混合； 阳019] (3)再向转矩流变仪中加入lOg锻儀玻璃纤维，使聚丙締与锻儀玻璃纤维及纳米 二氧化铁的体积比为91. 46:7. 74:0. 8混炼lOmin，得到分散均匀的混合物；
[0020] (4)将步骤（3)得到的混合物在190°C、10MPa的条件下热压成型，得到聚丙締/锻 儀玻璃纤维/二氧化铁复合材料。 阳〇2U 实施例二：
[0022] 聚丙締/锻儀玻璃纤维/二氧化铁电磁屏蔽功能复合材料的制备方法，包括W下 步骤： 阳02引 （1)先将转矩流变仪升溫至200。向其中加入36g聚丙締，密炼5min，转速为 60rpm，使聚丙締充分烙融；
[0024] 似向转矩流变仪中加入1. 5g纳米二氧化铁，混炼lOmin，使二者均匀混合；
[0025] (3)再向转矩流变仪中加入12. 5g锻儀玻璃纤维，使聚丙締与锻儀玻璃纤维及纳 米二氧化铁的体积比为89. 10:10. 10:0. 8,混炼lOmin，得到分散均匀的混合物；
[0026] (4)将步骤做得