本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種耐鹽霧腐蝕電磁屏蔽復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著信息的發(fā)展，科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)品得到了越來(lái)越廣的應(yīng)用，空間電磁環(huán)境變得日益復(fù)雜。電磁干擾問(wèn)題引起了大家的高度重視，主要有以下幾點(diǎn)：1、影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行；2、電磁信息泄露問(wèn)題；3、電磁環(huán)境污染問(wèn)題。其中電磁信息泄漏問(wèn)題可能會(huì)影響到我國(guó)國(guó)防建設(shè)的發(fā)展，例如海洋環(huán)境中所使用的核潛艇，其電磁信息的重要性不言而喻，因此我們需要對(duì)此進(jìn)行屏蔽，相應(yīng)的產(chǎn)品就是導(dǎo)電橡膠。在這種特殊場(chǎng)合下，我們需要電磁屏蔽復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐鹽霧腐蝕性能，以滿(mǎn)足實(shí)際的應(yīng)用。
cn201310627828.5公布了一種以硅橡膠彈性體為基礎(chǔ)制備的電磁屏蔽復(fù)合材料,但該材料采用鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉來(lái)增強(qiáng)材料的導(dǎo)磁性能及導(dǎo)電性能，由于使用了銀、鎳、銅等貴金屬材料，一方面價(jià)格昂貴，另一方面易受鹽霧腐蝕。專(zhuān)利cn201610318779.0公布了通過(guò)添加氟硅烷改性的埃洛石納米管、改性碳納米管和氣相法白炭黑制備的電磁屏蔽材料，該材料的制備方法相對(duì)較為繁瑣。并且專(zhuān)利中采用的橡膠價(jià)格十分昂貴，不利于生產(chǎn)成本的控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服以上技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種耐鹽霧腐蝕電磁屏蔽復(fù)合材料及其制備方法，該電磁屏蔽復(fù)合材料主要由生膠、導(dǎo)電炭黑、膨脹石墨和短切碳纖維構(gòu)成，采用雙輥開(kāi)煉機(jī)混煉的方式最終硫化成型，該復(fù)合材料具有很好的耐腐蝕性。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種耐鹽霧腐蝕電磁屏蔽復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料各組分按重量份計(jì)為：
其中所述的生膠為順丁橡膠、乙丙橡膠、丁腈橡膠或天然橡膠中的一種或多種。
所述的氧化鋅是鋅含量大于99.5％的氧化鋅粉體，與硬脂酸復(fù)合作為硫化活化體系，促進(jìn)硫化，改善復(fù)合材料的強(qiáng)度性能。
所述的硫化劑為硫磺類(lèi)硫化劑，選自硫磺，其對(duì)應(yīng)的硫化促進(jìn)劑選自噻唑類(lèi)、次磺酰胺類(lèi)、秋蘭姆類(lèi)中一種或多種。硫化促進(jìn)劑能縮短硫化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，改善橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能。
所述的補(bǔ)強(qiáng)劑為爐法炭黑或槽法炭黑或其混合物,優(yōu)選炭黑n330。補(bǔ)強(qiáng)劑能提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，保證材料具有使用價(jià)值。
所述的防老劑為防老劑rd或防老劑4010na或其混合物。防老劑能夠延緩橡膠材料的老化，提高使用壽命。
本發(fā)明所提供的耐鹽霧腐蝕電磁屏蔽復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：
1)將配方量的可膨脹石墨在微波爐中微波處理15s,得到膨脹石墨，然后將膨脹石墨加入到乙醇和蒸餾水的混合液中，其中乙醇和蒸餾水的體積比為1:1，采用400w功率進(jìn)行超聲處理6h,抽濾混合液,所得濾餅真空干燥12h，將干燥好的膨脹石墨用球磨機(jī)研磨6h,得到粒度為100目的膨脹石墨粉末。相比采用高溫加熱處理可膨脹石墨的處理方法，微波處理具有效率快、節(jié)能的特點(diǎn)。
2)短切碳纖維處理：用水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15％的羥丙基甲基纖維素分散劑，然后按照分散液與短切碳纖維質(zhì)量比為100：0.5的比例加入到打漿機(jī)中并充分分散，分散液進(jìn)行抽慮并于烘箱40℃下進(jìn)行6h干燥，得到短切分散的碳纖維單絲；其中，短切碳纖維選擇纖維直徑在2-4um，長(zhǎng)度為0.5-6mm的短切碳纖維，購(gòu)自上海力碩復(fù)合材料科技有限公司。
3)煉膠：將生膠在雙輥混煉機(jī)塑煉1分鐘，然后將氧化鋅、硬脂酸、硫化促進(jìn)劑、防老劑依次加入，左右割刀三次，再將補(bǔ)強(qiáng)劑、短切碳纖維、膨脹石墨、導(dǎo)電炭黑依次加入，左右割刀三次，最后加入硫化劑，左右割刀三次，打三角包五次，下片，制得混煉膠。
4)硫化：將混煉膠放置16小時(shí)，設(shè)定常規(guī)硫化條件：壓力10mpa，硫化溫度160℃，時(shí)間為15min，模壓制得硫化膠。
本發(fā)明中采用生膠作為電磁屏蔽復(fù)合材料的基體，能賦予良好的加工性能和基本的物理機(jī)械性能；選用導(dǎo)電炭黑、短切碳纖維和膨脹石墨作為主要輔料，是由于導(dǎo)電炭黑兼具導(dǎo)電性和補(bǔ)強(qiáng)性，短切碳纖維具有良好的導(dǎo)電性、耐高溫、耐腐蝕和較好的力學(xué)性能，膨脹石墨具有耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電性、不滲透性等特性，能夠賦予橡膠復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性和耐腐蝕性能。
本發(fā)明提供的耐鹽霧腐蝕電磁屏蔽復(fù)合材料具有很好的耐腐蝕性、電磁屏蔽穩(wěn)定性。在0.1ghz-10ghz下，屏蔽效能高于60db，顯示良好的電磁屏蔽效果，并且在35℃，5％的氯化鈉溶液作為噴霧溶液，沉降量為1.5ml/80cm2.h的條件下進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，進(jìn)行腐蝕240h后，該電磁屏蔽復(fù)合材料表觀無(wú)異常，物理機(jī)械性能穩(wěn)定，耐鹽霧腐蝕性能優(yōu)異，另外該復(fù)合材料的體積電阻率為0.2ω·cm，拉伸強(qiáng)度高于15mpa，綜合性能優(yōu)異，非常適合應(yīng)用于海洋環(huán)境領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備的電磁屏蔽材料。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體的制備實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，除特殊說(shuō)明外，均可采用常規(guī)技術(shù)完成。但是，應(yīng)當(dāng)理解為，這些實(shí)施例僅僅是用于更詳細(xì)具體地說(shuō)明之用，而不應(yīng)理解為用于以任何形式限制本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種耐鹽霧腐蝕電磁屏蔽復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料主要組分按重量份計(jì)為：
具體制備步驟如下：
1)膨脹石墨的預(yù)處理：將配方量的可膨脹石墨在微波爐中微波處理15s,得到膨脹石墨，然后將膨脹石墨加入到乙醇和蒸餾水的混合液中，其中乙醇和蒸餾水的體積比為1：1，采用400w功率進(jìn)行超聲處理6h,抽濾混合液,所得濾餅真空干燥12h，將干燥好的膨脹石墨用球磨機(jī)研磨6h,得到粒度為100目的膨脹石墨粉末。
2)短切碳纖維處理：用水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15％的羥丙基甲基纖維素分散劑，然后按照分散液與短切碳纖維質(zhì)量比為100：0.5的比例加入到打漿機(jī)中并充分分散，分散液進(jìn)行抽慮并于烘箱40℃下進(jìn)行6h干燥，得到短切分散的碳纖維單絲；其中，短切碳纖維選用纖維直徑在2um，長(zhǎng)度為3mm的短切碳纖維，購(gòu)自上海力碩復(fù)合材料科技有限公司。
3)煉膠：將生膠在雙輥混煉機(jī)塑煉1分鐘，然后將氧化鋅、硬脂酸、硫化促進(jìn)劑、防老劑依次加入，左右割刀三次，再將補(bǔ)強(qiáng)劑、短切碳纖維、膨脹石墨、導(dǎo)電炭黑依次加入，左右割刀三次，最后加入硫化劑，左右割刀三次，打三角包五次，下片，制得混煉膠。
4)硫化：將混煉膠放置16小時(shí)，實(shí)施模壓硫化，硫化條件為壓力10mpa，硫化溫度160℃，硫化時(shí)間15分鐘，制得硫化膠。
實(shí)施例2
一種耐鹽霧腐蝕電磁屏蔽復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料，以重量份計(jì)，主要組分如下：
其中，短切碳纖維選用直徑為3um，長(zhǎng)度為5mm的短切碳纖維，購(gòu)自上海力碩復(fù)合材料科技有限公司。
實(shí)施例2的加工方法同實(shí)施例1的加工方法。
實(shí)施例3
一種耐鹽霧腐蝕電磁屏蔽復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料，以重量份計(jì)，主要組分如下：
其中，短切碳纖維選擇直徑為4um，長(zhǎng)度為6mm的短切碳纖維，購(gòu)自上海力碩復(fù)合材料科技有限公司。
實(shí)施例3的加工方法同實(shí)施例1的加工方法。
為驗(yàn)證本發(fā)明的產(chǎn)品性能，進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率測(cè)試和硬度測(cè)試：
將實(shí)施例1-3制得的導(dǎo)電橡膠按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t528-2009、gb/t6031-2004、gb/t1690-2010和電子行業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)sj20524-1995測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率、硬度和材料屏蔽效能。
測(cè)試結(jié)果見(jiàn)如下表格中
由以上測(cè)試結(jié)果可知，本發(fā)明提供的耐鹽霧腐蝕電磁屏蔽復(fù)合材料在0.1ghz–10.0ghz下，屏蔽效能高于60db，顯示良好的電磁屏蔽效能，并且在鹽霧環(huán)境腐蝕240h后該電磁屏蔽材料表觀顯示無(wú)異常，力學(xué)性能變化不大，電磁屏蔽穩(wěn)定性較高，耐腐蝕性能優(yōu)異，非常適合應(yīng)用于海洋環(huán)境領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備的電磁屏蔽材料。