CN106046441A - 一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有电磁屏蔽功能的杜仲胶复合材料的制备方法，涉及一种功能高分子材料及其制备方法，该材料由杜仲胶、导电填料、硬脂酸、氧化锌、硫磺、防老剂、促进剂按常规工艺混炼并硫化制成。利用杜仲胶的分子链有序和结晶特性，使复合材料易于形成导电网络，获得高出天橡胶或其他合成橡胶的导电和电磁屏蔽性能。本发明制备的杜仲胶复合材料，外观优良，导电填料可选择性宽，可选择导电炭黑﹑石墨烯﹑碳纳米管﹑碳纤维﹑导电金属﹑乙炔炭黑﹑导电聚合物等为导电填料，从而获得导电混炼胶，导电填料可以均匀分散在杜仲胶基体里，提高了硫化杜仲胶复合材料的力学性能和电磁屏蔽性能，开发具有电磁屏蔽性能的弹性体新材料。

Description

一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能高分子材料及其制备方法，特别是涉及一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料及其制备方法。
背景技术
电磁屏蔽，即在电磁辐射区域里，电磁屏蔽材料通过对电磁波的吸收、反射或衰减等方式来减少电磁辐射的干扰。电磁屏蔽材料来进行电磁屏蔽是防范电磁辐射的有效手段之一。但目前应用最广泛的还是金属屏蔽材料，而其造价昂贵，质量重，不易回收，容易造成二次污染。高分子系屏蔽材料具有质量轻，易加工成型，电阻率低等特点，但是目前这类材料生产成本较高，尚处于研究阶段，不利于大规模生产。电磁屏蔽橡胶不仅具有橡胶的高弹性、柔韧性和密封性，还具有优良的导电性或导磁性，其作为电磁屏蔽材料己经在电子、军事等行业得到广泛的应用。
杜仲胶为天然高分子材料，它的化学组成与天然橡胶的化学组成完全相同，但分子结构不同，为同分异构体，杜仲胶的化学式为反式-聚异戊二烯，其反式结构使分子链有序易结晶，室温下为硬质塑料结构。杜仲胶是一种耐疲劳性能、综合力学性能和加工性能优异的热弹性橡胶体，它与其他橡胶有很好的共混性能，能够在保持原胶优异性能的同时进一步降低其生热，提高疲劳性能、定伸应力等指标。杜仲胶作为我国特有的橡胶品种，由于结晶的有序结构，使导电填料易于形成导电网络，优于其他橡胶材料。以它作为基体制备屏蔽材料，可以起到缓解我国天然橡胶资源短缺的情况，使资源得到充分的利用。
导电炭黑等填料因为其具有价格低廉、容易加工、化学稳定性好、分散性佳、能赋予橡胶较高的强度和弹性，而且拥有可以提高橡胶耐磨性，耐候性等优点，因此成为最常用的导电填料之一。在杜仲胶中加入导电碳黑等填料后，除了补强作用还填充在杜仲胶里分散团聚形成导电通路，提高复合材料的导电性。
目前我国屏蔽材料的发展趋势主要为以下几个方面：对屏蔽材料加工方法的优化；对屏蔽材料填料的非晶化和纳米化发展；开发新型的导电填料，使其同时具备导电性和导磁性，以解决填充型导电材料性能单一的问题，避免电磁波的二次干扰，提高屏蔽材料的综合性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料及其制备方法，本发明加入10-80份导电填料后,杜仲胶复合材料的体积电阻率为3.8×105Ω·m，比不加导电填料硫化杜仲胶降低了10个数量级。将导电填料均匀分布在杜仲胶基体内，提高了杜仲胶复合材料的力学性能和电磁屏蔽性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料，所述材料由以下质量份数的原料制成：杜仲胶100份、导电填料10-80份、硬脂酸2-４份、氧化锌３-5份、硫磺２-3份、防老剂2-４份、促进剂１-２份。
所述的一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料，所述杜仲胶为天然杜仲胶或合成反式异戊二烯(TPI)。
所述的一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料，所述杜仲胶复合材料的导电填料为导电炭黑﹑石墨烯﹑碳纳米管﹑碳纤维﹑导电金属﹑乙炔炭黑﹑导电聚合物等其中的一种或多种。
所述的一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料，所述配合剂是硬脂酸、氧化锌、防老剂、促进剂和硫化剂等常规助剂。
一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料的制备方法，所述方法包括如下制备过程：
将开炼机或密炼机﹑螺杆挤出机温升至65℃-９０℃，加入100份杜仲胶，然后按常规工艺加入导电填料和其它配合剂进行混炼，混炼均匀后压片得到混炼胶。将混炼胶在室温停放24h后，进行硫化，获得相应制品。
本发明的优点与效果是：
本发明可获得导电性能良好，电磁屏蔽性能强的杜仲胶复合材料。加入10-80份导电填料后,杜仲胶复合材料的体积电阻率为3.8×105Ω·m，比不加导电填料硫化杜仲胶降低了10个数量级。将导电填料均匀分布在杜仲胶基体内，提高了杜仲胶复合材料的力学性能和电磁屏蔽性能。本发明采用机械共混法，制备易、成本低。
附图说明
图1为杜仲胶与天然橡胶电磁屏蔽性能对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施实例1
一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料，其由以下重量份数的原料制成：
杜仲胶100份、超导电炭黑40份、硬脂酸2份、氧化锌5份、硫磺3份、防老剂4010NA 2份、促进剂NOBS 1.2份。
上述具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：将开炼机辊温升至65℃加入100份杜仲胶，然后加入超导电炭黑和其它配合剂进行混炼，混炼均匀后压片得到混炼胶。将混炼胶在室温停放24h后进行硫化，硫化成厚度约2mm的正方形薄片，以便进行测试。
对比实例1
以天然橡胶为基体，制备具有电磁屏蔽性能的天然胶复合材料，其由以下重量份数的原料制成：天然橡胶100份、超导电炭黑40份、硬脂酸2份、氧化锌5份、硫磺2.5份、防老剂4010NA 2份、促进剂NOBS 0.75份。开炼机辊无需加热，在室温下混炼，其他制备过程同实施例1。
性能测试：实施实例1和对比实例1的体积电阻率分别为3.8×105Ω·m和5.6×106Ω·m。它们的电磁屏蔽效能如图1。在30MHz-1.5GHz范围内，在频率为30MHz时天然胶与杜仲胶屏蔽效能均为最大值5.7dB和10.8dB，在400MHz均为最小值3.1dB和6.3dB。在同频率下杜仲胶复合材料电磁屏蔽效能可以达到相同配方天然橡胶复合材料的两倍，因此杜仲胶可以作为一种新的电磁屏蔽材料来开发。
应说明的是：上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料，其特征在于，所述材料由以下质量份数的原料制成：杜仲胶100份、导电填料10-80份、硬脂酸2-４份、氧化锌３-5份、硫磺２-3份、防老剂2-４份、促进剂１-２份。
2.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料，其特征在于，所述杜仲胶为天然杜仲胶或合成反式异戊二烯(TPI)。
3.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料，其特征在于，所述杜仲胶复合材料的导电填料为导电炭黑﹑石墨烯﹑碳纳米管﹑碳纤维﹑导电金属﹑乙炔炭黑﹑导电聚合物等其中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料，其特征在于，所述配合剂是硬脂酸、氧化锌、防老剂、促进剂和硫化剂等常规助剂。
5.一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下制备过程：
将开炼机或密炼机﹑螺杆挤出机温升至65℃-９０℃，加入100份杜仲胶，然后按常规工艺加入导电填料和其它配合剂进行混炼，混炼均匀后压片得到混炼胶；
将混炼胶在室温停放24h后，进行硫化，获得相应制品。
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