一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有電磁屏蔽功能的杜仲膠復(fù)合材料的制備方法，涉及一種功能高分子材料及其制備方法，該材料由杜仲膠、導(dǎo)電填料、硬脂酸、氧化鋅、硫磺、防老劑、促進(jìn)劑按常規(guī)工藝混煉并硫化制成。利用杜仲膠的分子鏈有序和結(jié)晶特性，使復(fù)合材料易于形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，獲得高出天橡膠或其他合成橡膠的導(dǎo)電和電磁屏蔽性能。本發(fā)明制備的杜仲膠復(fù)合材料，外觀優(yōu)良，導(dǎo)電填料可選擇性寬，可選擇導(dǎo)電炭黑﹑石墨烯﹑碳納米管﹑碳纖維﹑導(dǎo)電金屬﹑乙炔炭黑﹑導(dǎo)電聚合物等為導(dǎo)電填料，從而獲得導(dǎo)電混煉膠，導(dǎo)電填料可以均勻分散在杜仲膠基體里，提高了硫化杜仲膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和電磁屏蔽性能，開發(fā)具有電磁屏蔽性能的彈性體新材料。
【專利說(shuō)明】
一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種功能高分子材料及其制備方法，特別是涉及一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁屏蔽，即在電磁輻射區(qū)域里，電磁屏蔽材料通過(guò)對(duì)電磁波的吸收、反射或衰減等方式來(lái)減少電磁輻射的干擾。電磁屏蔽材料來(lái)進(jìn)行電磁屏蔽是防范電磁輻射的有效手段之一。但目前應(yīng)用最廣泛的還是金屬屏蔽材料，而其造價(jià)昂貴，質(zhì)量重，不易回收，容易造成二次污染。高分子系屏蔽材料具有質(zhì)量輕，易加工成型，電阻率低等特點(diǎn)，但是目前這類材料生產(chǎn)成本較高，尚處于研究階段，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。電磁屏蔽橡膠不僅具有橡膠的高彈性、柔韌性和密封性，還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性或?qū)Т判?，其作為電磁屏蔽材料己?jīng)在電子、軍事等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]杜仲膠為天然高分子材料，它的化學(xué)組成與天然橡膠的化學(xué)組成完全相同，但分子結(jié)構(gòu)不同，為同分異構(gòu)體，杜仲膠的化學(xué)式為反式-聚異戊二烯，其反式結(jié)構(gòu)使分子鏈有序易結(jié)晶，室溫下為硬質(zhì)塑料結(jié)構(gòu)。杜仲膠是一種耐疲勞性能、綜合力學(xué)性能和加工性能優(yōu)異的熱彈性橡膠體，它與其他橡膠有很好的共混性能，能夠在保持原膠優(yōu)異性能的同時(shí)進(jìn)一步降低其生熱，提高疲勞性能、定伸應(yīng)力等指標(biāo)。杜仲膠作為我國(guó)特有的橡膠品種，由于結(jié)晶的有序結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)電填料易于形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)于其他橡膠材料。以它作為基體制備屏蔽材料，可以起到緩解我國(guó)天然橡膠資源短缺的情況，使資源得到充分的利用。
[0004]導(dǎo)電炭黑等填料因?yàn)槠渚哂袃r(jià)格低廉、容易加工、化學(xué)穩(wěn)定性好、分散性佳、能賦予橡膠較高的強(qiáng)度和彈性，而且擁有可以提高橡膠耐磨性，耐候性等優(yōu)點(diǎn)，因此成為最常用的導(dǎo)電填料之一。在杜仲膠中加入導(dǎo)電碳黑等填料后，除了補(bǔ)強(qiáng)作用還填充在杜仲膠里分散團(tuán)聚形成導(dǎo)電通路，提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性。
[0005]目前我國(guó)屏蔽材料的發(fā)展趨勢(shì)主要為以下幾個(gè)方面:對(duì)屏蔽材料加工方法的優(yōu)化;對(duì)屏蔽材料填料的非晶化和納米化發(fā)展;開發(fā)新型的導(dǎo)電填料，使其同時(shí)具備導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性，以解決填充型導(dǎo)電材料性能單一的問(wèn)題，避免電磁波的二次干擾，提高屏蔽材料的綜合性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明加入10-80份導(dǎo)電填料后，杜仲膠復(fù)合材料的體積電阻率為3.8 XlO5 Ω.m，比不加導(dǎo)電填料硫化杜仲膠降低了 10個(gè)數(shù)量級(jí)。將導(dǎo)電填料均勻分布在杜仲膠基體內(nèi)，提高了杜仲膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和電磁屏蔽性能。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料，所述材料由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成:杜仲膠100份、導(dǎo)電填料10-80份、硬脂酸2-4份、氧化鋅3-5份、硫磺2-3份、防老劑2-4份、促進(jìn)劑1-2份。
[0008]所述的一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料，所述杜仲膠為天然杜仲膠或合成反式異戊二烯(TPI)。
[0009]所述的一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料，所述杜仲膠復(fù)合材料的導(dǎo)電填料為導(dǎo)電炭黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維、導(dǎo)電金屬、乙炔炭黑、導(dǎo)電聚合物等其中的一種或多種。
[0010]所述的一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料，所述配合劑是硬脂酸、氧化鋅、防老劑、促進(jìn)劑和硫化劑等常規(guī)助劑。
[0011]—種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料的制備方法，所述方法包括如下制備過(guò)程:
將開煉機(jī)或密煉機(jī)、螺桿擠出機(jī)溫升至650C-90 V，加入100份杜仲膠，然后按常規(guī)工藝加入導(dǎo)電填料和其它配合劑進(jìn)行混煉，混煉均勻后壓片得到混煉膠。將混煉膠在室溫停放24h后，進(jìn)彳丁硫化，獲得相應(yīng)制品。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
本發(fā)明可獲得導(dǎo)電性能良好，電磁屏蔽性能強(qiáng)的杜仲膠復(fù)合材料。加入10-80份導(dǎo)電填料后，杜仲膠復(fù)合材料的體積電阻率為3.8Χ105Ω.m，比不加導(dǎo)電填料硫化杜仲膠降低了10個(gè)數(shù)量級(jí)。將導(dǎo)電填料均勻分布在杜仲膠基體內(nèi)，提高了杜仲膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和電磁屏蔽性能。本發(fā)明采用機(jī)械共混法，制備易、成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為杜仲膠與天然橡膠電磁屏蔽性能對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]實(shí)施實(shí)例I
一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料，其由以下重量份數(shù)的原料制成:
杜仲膠100份、超導(dǎo)電炭黑40份、硬脂酸2份、氧化鋅5份、硫磺3份、防老劑4010NA 2份、促進(jìn)劑NOBS 1.2份。
[0016]上述具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下步驟:將開煉機(jī)輥溫升至65°C加入100份杜仲膠，然后加入超導(dǎo)電炭黑和其它配合劑進(jìn)行混煉，混煉均勻后壓片得到混煉膠。將混煉膠在室溫停放24h后進(jìn)行硫化，硫化成厚度約2mm的正方形薄片，以便進(jìn)行測(cè)試。
[0017]對(duì)比實(shí)例I
以天然橡膠為基體，制備具有電磁屏蔽性能的天然膠復(fù)合材料，其由以下重量份數(shù)的原料制成:天然橡膠100份、超導(dǎo)電炭黑40份、硬脂酸2份、氧化鋅5份、硫磺2.5份、防老劑401ONA 2份、促進(jìn)劑NOBS 0.75份。開煉機(jī)輥無(wú)需加熱，在室溫下混煉，其他制備過(guò)程同實(shí)施例I O
[0018]性能測(cè)試:實(shí)施實(shí)例I和對(duì)比實(shí)例I的體積電阻率分別為3.8Χ105Ω.m和5.6Χ106Ω.πι。它們的電磁屏蔽效能如圖1。在30MHz-l.5GHz范圍內(nèi)，在頻率為30MHz時(shí)天然膠與杜仲膠屏蔽效能均為最大值5.7dB和10.8dB，在400MHz均為最小值3.1dB和6.3dB。在同頻率下杜仲膠復(fù)合材料電磁屏蔽效能可以達(dá)到相同配方天然橡膠復(fù)合材料的兩倍，因此杜仲膠可以作為一種新的電磁屏蔽材料來(lái)開發(fā)。
[0019]應(yīng)說(shuō)明的是:上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料，其特征在于，所述材料由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成:杜仲膠100份、導(dǎo)電填料10-80份、硬脂酸2-4份、氧化鋅3-5份、硫磺2-3份、防老劑2-4份、促進(jìn)劑1-2份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料，其特征在于，所述杜仲膠為天然杜仲膠或合成反式異戊二烯(TPI)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料，其特征在于，所述杜仲膠復(fù)合材料的導(dǎo)電填料為導(dǎo)電炭黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維、導(dǎo)電金屬、乙炔炭黑、導(dǎo)電聚合物等其中的一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料，其特征在于，所述配合劑是硬脂酸、氧化鋅、防老劑、促進(jìn)劑和硫化劑等常規(guī)助劑。5.—種具有電磁屏蔽性能的杜仲膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下制備過(guò)程: 將開煉機(jī)或密煉機(jī)、螺桿擠出機(jī)溫升至65°C_9(TC，加入100份杜仲膠，然后按常規(guī)工藝加入導(dǎo)電填料和其它配合劑進(jìn)行混煉，混煉均勻后壓片得到混煉膠； 將混煉膠在室溫停放24h后，進(jìn)行硫化，獲得相應(yīng)制品。
【文檔編號(hào)】H05K9/00GK106046441SQ201610518047
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】方慶紅, 戚敏, 楊鳳, 康海瀾
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)化工大學(xué)