[发明专利]一种导热、电磁屏蔽的尼龙组合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种导热、电磁屏蔽的尼龙组合物及其制备方法和应用。本发明的尼龙组合物，包括如下重量份的组分：PA 100份，石墨70～130份，碳纤维15～110份，镀镍碳纤维5～50份。通过添加碳纤维和镀镍碳纤维，使得在石墨高填充下，材料保持良好的力学性能，同时导热系数高、具有0.03～3GHz电磁频率下的电磁屏蔽效果。本发明的尼龙组合物的导热系数≥1.5W/(m·K)，屏蔽效能≥50dB@(0.03～3GHz)，拉伸强度≥90MPa。

技术领域

本发明涉及热塑性导热材料技术领域，更具体的，涉及一种导热、电磁屏蔽的尼龙组合物及其制备方法和应用。

背景技术

导热及电磁屏蔽材料通常是以塑料为基体，添加高含量的导热、导电填料制得，常见的填料有石墨、氮化硼、石墨烯、金属等。考虑材料成本以及制造的难易程度，石墨导热材料依然是目前塑料导热及电磁屏蔽材料的主流。

在石墨系高导热、电磁屏蔽塑料的应用中，主要有热固性塑料基材和热塑性塑料基材两类，热塑性塑料基材具有良好的二次热塑成型性能，优异更为广泛。但石墨在热塑性塑料中填充量有限，因此对材料的导热、电磁屏蔽性能提升程度有限；而石墨添加量过大时，会导致塑料基材力学性能大幅劣化，进而影响产品应用。

有现有技术报道了一种导热、电磁屏蔽、高强度尼龙6复合材料，主体由含有六方氮化硼的尼龙6微球构成，客体为碳纳米材料，其中碳纳米材料为多层石墨烯和/或多壁碳纳米管。虽然该尼龙6复合材料具有良好的热导率，但其电磁屏蔽的频率为8～12GHz，只能在超高电磁波频率条件下应用。而更低频的磁场由于其频率低、趋肤效应小，且波阻抗低，相比于超高频电磁波更难以有效屏蔽。

因此，需要开发出一种导热、电磁屏蔽的尼龙组合物，导热效率高，力学性能好，且具有0.03～3GHz电磁频率下的电磁屏蔽效果。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种导热、电磁屏蔽的尼龙组合物，通过添加碳纤维和镀镍碳纤维，使得在石墨高填充下，材料保持良好的力学性能，同时导热系数高、具有0.03～3GHz电磁频率下的电磁屏蔽效果。

本发明的另一目的在于提供上述尼龙组合物的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述尼龙组合物的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种导热、电磁屏蔽的尼龙组合物，包括如下重量份的组分：

尼龙树脂(PA)100份，

石墨70～130份，

碳纤维15～110份，

镀镍碳纤维5～50份。

在本发明的尼龙组合物中，通过添加碳纤维和镀镍碳纤维，使得在石墨高填充下，材料保持良好的力学性能，同时导热系数高、具有0.03～3GHz电磁频率下的电磁屏蔽效果。

碳纤维作为材料的骨架，在石墨高填充下，大幅提升材料的机械强度；碳纤维自身的导热性能良好，在PA树脂基体中形成热传递骨干网络，与石墨复配，协同提升材料的导热性能。由于碳纤维具有一定导电性，可以协同镀镍碳纤维和石墨，增加尼龙组合物的电磁波吸收能力。

镀镍碳纤维为表面镀有镍层的碳纤维。镀镍碳纤维与未镀镍的碳纤维具有力学性能协同增效的作用。同时镀镍层为尼龙组合物提供了导磁性，从而实现对低频电磁波的吸收和对高频电磁波的反射，与未镀镍的碳纤维以及导电导热材料石墨共同作用，使得尼龙组合物形成“吸收-反射-吸收”的多重反射吸收模式，大幅提升了尼龙组合物对不同频率段电磁波的屏蔽效能。

优选地，所述尼龙组合物包括如下重量份的组分：

PA 100份，石墨90～110份，碳纤维20～45份，镀镍碳纤维15～40份。