[发明专利]一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料及其制备方法，属于材料加工技术领域，该复合材料按重量份计，由以下成分制成：60～85份热塑性树脂，15～30份导电填料，1.2～2份增韧剂，0.3～3份偶联剂，0.5～8份阻燃剂，0.4～3份分散剂，0.4～1.2份抗氧剂，0.3～0.5份润滑剂和0～1.5份抗菌剂。将该复合材料用于制备车辆仪器仪表壳体，该壳体能够具有持久地吸收和衰减电磁辐射并同时具有高强度、耐腐蚀、抗冲击、阻燃、导热及抑菌的优点。且该方法操作简单，对设备无特殊要求，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术

随着城市化的进展和汽车的普及，由交通运输领域的温室气体排放、能源消耗和尾气排放引发的能源危机与环境污染是人类社会普遍关注并且亟待解决的焦点问题。由于相比于传统燃油车，电动车辆具有不产生排气污染、能源效率高、能源来源多样化以及噪声小和结构简单维修方便等优点，因此成为有效缓解能源和环境压力，推动汽车产业可持续发展的重要途径。同时，由交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化等构成的交通问题已成为令人困扰的社会问题，而以智能化为核心技术的车联网智能交通系统是解决以上交通问题的有效途径。因此，电动车辆和车联网智能交通系统的普及应用是当前车辆技术发展的大趋势。

由于构成智能交通系统的电动车辆集成了各种先进的传感器技术、通信技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、信息发布技术等车联网技术，使得车辆上以电力调节器、调速控制器、功率放大器为代表的控制器、执行器等各类电子设备越来越多，从而使整个车辆空间成为充满高强度电磁辐射的环境。一方面，突出的电磁干扰会影响车辆中各电子设备与系统的正常工作，严重影响车辆的整车安全性；另外一方面，长期暴露在车辆产生的强电磁辐射下，会造成驾驶员及乘客的身体组织发生病变、甚至引起癌变。因此，增强车辆中各由电子器件与设备构成的仪器仪表的抗干扰能力和电磁兼容性，以提高车辆的安全性和舒适性是伴随智能交通发展必须面对和解决的关键问题之一。而采用具有电磁屏蔽功能的壳体是解决仪器仪表抗电磁干扰问题，增强电磁兼容性最简单、实用和有效的方式。

目前，车辆仪器仪表壳体普遍采用金属材料或者普通工程塑料。金属壳体具有屏蔽效果好、强度高等优点，但是存在加工过程复杂、难度高、效率低、费用高、可塑性差、耐腐蚀性差，不能任意更改外形、造型单一等问题，同时，金属材料壳体普遍质量较重，不利于实现车辆的轻量化。传统的塑料壳体具有加工方便、一体成型、设计简单、造型丰富，能够给人满意的外形等特点，但是不具有电磁屏蔽功能。为在塑料壳体的基础上实现电磁屏蔽功能，通过在塑料壳体表面喷涂或电镀导电漆、粘贴金属膜、蒸发金属化是常用手段，然而这些方式工艺复杂，会大幅增加产品成本，并且各种表面导电化处理层都存在与塑料壳体的结合强度不够、抗老化差、耐久性差，从而使得屏蔽效果不长，即使用寿命短。

随着制造材料的发展，通过在塑料基体中加入金属纤维、金属粉、碳粉等导电的电磁填料或者具有磁性的金属氧化物等制成具有电磁屏蔽功能的复合材料，可以克服上述屏蔽壳体的缺陷，从而获得了极大的关注与发展。例如中国专利CN201310382690.7公开了以导电炭黑和导电碳纤维填充PC/ABS的电磁屏蔽材料，中国专利CN201410300676.2和中国专利CN201010140117.1分别公开了以镍金属纤维和不锈钢金属以及不锈钢纤维为导电介质制备的导电塑料，这类专利存在一些不足：(1)若以单一的炭黑或球状金属等导电粉末为填充介质，则需要比较大的添加量才能在基体中相互接触形成导电网络，较大的填充比例一方面加工困难、影响基体的性能，另外一方面会增加成本；(2)以碳纤维等具有一定长径比的导电纤维，在基体中均匀分散后能够形成导电网络，因此仅以较少的填充量即可获得良好的导电性能，但是导电纤维在与基体混合时容易团聚，并且在注塑成型中容易断裂，从而降低屏蔽效果；(3)在金属纤维与塑料颗粒直接混合的过程中，金属纤维将发生团聚，不能形成良好的导电网络，往往屏蔽效能很低，达不到电磁屏蔽的目的，只能起到防静电的作用。