一种有金属光泽和透波能力的复合材料及制备方法与应用与流程

本发明涉及复合材料，尤其涉及一种有金属光泽和透波能力的复合材料及制备方法与应用。

背景技术：

1、尼龙是最常用工程塑料之一，为颗粒状，半透明或不透明的乳白色结晶共聚物，具有良好力学性能，耐油性，耐磨性，耐腐蚀性，因其强大的综合物性，广泛应用于汽车、电子电气、通讯、航空航天等领域，如车内把手、车轮盖板、仪表盘支架、燃油输送管，风扇水泵壳体等。随着汽车行业的发展，对于外观件的色彩也提出更高要求，如炫彩夺目的金属银效果成为汽车行业广泛追求的外观效果，灯光照射下闪耀夺目，纯净细腻，足具高级感。

2、目前，实现高分子材料的金属外观效果主要采用喷漆、涂层等方法，但这些方法存在一些问题。首先，喷涂等后工艺会导致成本升高，因为这些方法需要大量的人工和设备，而且生产周期也比较长。其次，喷涂等后工艺还会带来环保问题，因为这些方法需要使用大量的有机溶剂和涂料，容易对环境和人体健康造成影响。直接改性高分子材料是一种可行的方法，常用的高分子材料的改性方法为添加一定量金属粉，包括铝粉、银粉等，实现表面金属分子层，实现对可见光的反射，达到绚丽的金属光泽效果，这在常规燃油汽车上获得广泛应用，更符合汽车行业的发展需求。

3、但同时随着电动化、智能化、物联化成为全球汽车产业发展的战略方向，各大主机厂现已开展了面向未来的智能互联研究，使用毫米波雷达等进行信息交互，自动感知，用于辅助驾驶或自动驾驶等功能性开发，实现更安全、舒适、便捷、高效未来新汽车的研发。这就需要负载毫米波电子系统的外部盖板，具有良好金属效果的同时，能够传输电磁波信号，即毫米波、分米波、厘米波等雷达信号。这对高分子改性提出来更高要求，而简单金属粉添加改性的方法，由于金属屏蔽层的存在，无法有效接受与发射电磁波信号，无法适应行业新时代的发展需求。

4、因此，开发具有极佳金属外观效果，可一体成型同时可以保证电磁波良好透过，实现有效的反射与吸收的改性工程塑料或特种塑料产品，成为新汽车行业的迫切需求。不仅局限于汽车行业的智能物联，而且在航空航天、军需国防领域也将有着巨大的应用前景。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，将导电聚合物与经硅烷偶联剂表面修饰的无机纳米粒子共同添加到高分子材料中，导电聚合物与高分子材料等基体相互络合作用，实现局部的导电网络，实现对光波的反射，具有金属效果，但不能形成完全连续的导电网络，因而不会屏蔽电磁信号，从而兼具透波性能。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，包括高分子材料40-95份，导电聚合物3-15份，无机纳米填料2-10份，双亲性偶联剂0.1-0.5份。

4、依照本发明的一个方面，所述高分子材料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、改性聚苯醚或聚缩醛。

5、依照本发明的一个方面，所述聚酰胺为尼龙6或尼龙66。

6、依照本发明的一个方面，所述无机纳米填料为二氧化硅、纳米硅酸盐或纳米氧化钙。

7、依照本发明的一个方面，所述双亲性偶联剂为硅烷偶联剂。

8、依照本发明的一个方面，所述导电聚合物为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚对苯或聚苯胺。

9、依照本发明的一个方面，所述聚乙炔为锌离子改性聚乙炔。

10、依照本发明的一个方面，所述锌离子改性聚乙炔，按照以下步骤制备得到：将聚乙炔溶于溶剂中，控制温度至预设值，添加氧化锌，搅拌，反应，清洗，得到所述锌离子改性聚乙炔。

11、依照本发明的一个方面，所述溶剂为弱酸溶剂。

12、依照本发明的一个方面，所述具有金属光泽和透波能力的复合材料还包括增韧剂、抗氧剂或热稳定剂中的任意一种或其组合。

13、依照本发明的一个方面，所述增韧剂的含量为0.5-1.5份。

14、依照本发明的一个方面，所述抗氧剂的含量为0.5-2份。

15、依照本发明的一个方面，所述热稳定剂的含量为0.5-1.5份。

16、一种具有金属光泽和透波能力的复合材料的制备方法，包括如下步骤：

17、将导电聚合物和无机纳米填料分散于高分子材料基体中，所述无机纳米填料经双亲性偶联剂表面修饰羟基化；

18、再加入增韧剂、抗氧剂、热稳定剂共混，熔融挤出，得到所述具有金属光泽和透波能力的复合材料。

19、依照本发明的一个方面，所述具有金属光泽和透波能力的复合材料在汽车中的应用。

20、依照本发明的一个方面，所述应用包括在汽车盖板中的应用。

21、本发明实施的优点：本发明将导电聚合物与经硅烷偶联剂表面修饰的无机纳米粒子共同添加到高分子材料体系中处理得到。其中无机纳米粒子的存在起到异相形核点的作用，通过有效的工艺调试，将经表面修饰的无机纳米粒子均匀分散，诱导高分子材料有效结晶，结晶度显著增加。导电聚合物聚乙炔与表面处理无机纳米粒子混合，由于导电聚合物π电子共轭结构的存在，与硅烷偶联剂处理的无机纳米粒子形成分子间作用力，跟随无机纳米粒子均匀的分散在高分子材料基体中，并与基体酰胺键等发生络合作用，构筑局部电子运动通道，形成局部有效的电子网络，反射可见光，实现类似金属效果。而通过控制导电聚合物负载密度，纳米粒子的分散，实现围绕纳米粒子局部的导电网络，控制整体“电子海”密度，实现有效的金属效果，但不能形成完全连续的导电网络，因而不会屏蔽电磁信号，从而兼具透波性能。

技术特征：

1.一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，包括高分子材料40-95份，导电聚合物3-15份，无机纳米填料2-10份，双亲性偶联剂0.1-0.5份。

2.根据权利要求1所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述高分子材料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、改性聚苯醚或聚缩醛。

3.根据权利要求2所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述聚酰胺为尼龙6或尼龙66。

4.根据权利要求1所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述无机纳米填料为二氧化硅、纳米硅酸盐或纳米氧化钙。

5.根据权利要求1所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述双亲性偶联剂为硅烷偶联剂。

6.根据权利要求1所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述导电聚合物为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚对苯或聚苯胺。

7.根据权利要求6所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述聚乙炔为锌离子改性聚乙炔。

8.根据权利要求7所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述锌离子改性聚乙炔，按照以下步骤制备得到：将聚乙炔溶于溶剂中，控制温度至预设值，添加氧化锌，搅拌，反应，清洗，得到所述锌离子改性聚乙炔。

9.根据权利要求8所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述溶剂为弱酸溶剂。

10.根据权利要求1所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，还包括增韧剂、抗氧剂或热稳定剂中的任意一种或其组合。

11.根据权利要求10所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述增韧剂的含量为0.5-1.5份。

12.根据权利要求10所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述抗氧剂的含量为0.5-2份。

13.根据权利要求10所述的一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，其特征在于，所述热稳定剂的含量为0.5-1.5份。

14.一种具有金属光泽和透波能力的复合材料的制备方法，包括如下步骤：

15.一种如权利要求1-13任一项所述的具有金属光泽和透波能力的复合材料在汽车中的应用。

技术总结
本发明公开了一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，包括高分子材料40‑95份，导电聚合物3‑15份，无机纳米填料2‑10份，双亲性偶联剂0.1‑0.5份。本发明还提供了一种具有金属光泽的复合材料的制备方法及其应用。本发明提供了一种具有金属光泽和透波能力的复合材料，将导电聚合物与经硅烷偶联剂表面修饰的无机纳米粒子共同添加到尼龙等基体中，导电聚合物与尼龙等基体相互络合作用，实现局部的导电网络，实现对光波的反射，具有金属效果，但不能形成完全连续的导电网络，因而不会屏蔽电磁信号，从而兼具透波性能。

技术研发人员：刘春艳,王慧珊
受保护的技术使用者：上海中镭新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17