CN107236302A - 一种耐电化学腐蚀的高导电电磁屏蔽橡胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种耐电化学腐蚀的高导电电磁屏蔽橡胶的制备方法，属于导电复合材料技术领域。本发明制备的镍包铝粉/硅橡胶复合材料中，镍包铝粉具有导电性好，价格低廉，抗氧化性能好的优点。本方法制备的橡胶复合材料具有良好的导电性和导电稳定性，具有较高的电磁屏蔽效能和较好的耐电化学腐蚀性能。本发明简单易行，成本低，易于工业化，适用于舰船、丛林间无人值守基站等潮湿腐蚀环境中的电磁屏蔽防护，具有较好的国防、安全意义和经济效益。

Description

一种耐电化学腐蚀的高导电电磁屏蔽橡胶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于密封及电磁屏蔽的导电橡胶，特别是涉及一种具有耐电化学腐蚀性能的导电橡胶，以及该导电橡胶的制备方法。
背景技术
电子、通讯产业的迅速发展带来信息快速交换的同时，也产生了诸如电磁波信息泄密、电磁波干扰及电磁环境污染等危害。高导电橡胶复合材料不但可以在宽广的频率范围内有效的实现电磁密封，而且还具有弹性好、密度小、成本低和易于加工等优点。近年来，高导电橡胶复合材料发展迅速，被广泛应用到军事、国防、航空航天的各种电子电气设备中，起到电磁屏蔽和环境密封的作用。
在电子设备中，高导电橡胶多以密封圈或导电衬垫形式与铝合金质机箱或法兰形成电磁屏蔽系统，在湿热或盐雾恶劣气候环境条件下，高导电橡胶与金属件接触面会在外界盐雾水汽环境造成的电解质溶液下发生电化学反应，导致电化学腐蚀发生，因此需要制备一种新型耐电化学腐蚀的电磁屏蔽高导电橡胶，以满足湿热、盐雾环境下的电磁屏蔽使用要求。
导电填料的种类决定电磁屏蔽橡胶的屏蔽效能和物理性能，其中复合金属填料一方面使得复合材料的体积电阻率降低，导电性能大大提高，另一方面也降低了材料的成本，是一类较为理想的导电填料，如镀银铝粉、镀银铜粉、镀镍石墨、镍包铝粉等。其中，镀银铝粉具有较好的导电性和抗氧化性能，具有较高的电磁屏蔽性能，被许多研究者所研究。在“一种防潮、耐盐雾腐蚀导电橡胶及其制备方法”(申请号：201310489155.1)，发明人用捏炼硅橡胶和铝镀银导制成了的具有一定防潮、耐盐雾腐蚀性能导电橡胶。但是镀银铝粉导电橡胶尚存在以下缺陷：价格昂贵；在潮湿环境中容易吸潮膨胀，导致导电粉体接触不良，从而会降低导电橡胶的屏蔽效能；在盐雾环境中会出现明显的化学腐蚀，导致导电性下降，电磁屏蔽功能降低。而镍包铝粉价格相对便宜；同时具有较好的导电性和抗氧化性能；镍和铝的电势差较小从而一定程度上减少了电化学腐蚀的发生。
因此我们通过将硅橡胶与镍包铝粉进行混合，不仅降低了成本，还达到了耐电化学腐蚀的性能。
发明内容
本发明通过在硅橡胶中添加相应的各类助剂，提高了加工性能，同时能保证导电和耐电化学腐蚀性能优异，操作工艺简便，而且降低了生产成本。
具体制备步骤如下：
1)一种耐电化学腐蚀的高导电电磁屏蔽橡胶的制备，由以下重量分数的成分组成：
其中，所述的导电粉使用偶联剂进行处理。
2)所述的方法，其特征是所述硅橡胶为甲基硅橡胶，甲基乙烯基硅橡胶,甲基乙烯基苯基硅橡胶,氟硅橡胶，亚苯基硅橡胶，苯醚基硅橡胶腈硅橡胶和硅硼橡胶。
3)所述的方法，其特征是所述镍包铝粉粒径为10um～200um，镍的质量含量为10～90％。
4)所述的方法，其特征是所述白炭黑粒径为5nm～100nm。
5)所述的方法，其特征是所述硫化剂为过氧化物硫化剂。
6)所述的方法，其特征是所述助硫化剂TAIC(三烯基甲基三异氰脲酸脂)。
7)所述的方法，其特征是所述偶联剂为硅烷偶联剂。
导电橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅烷偶联剂按导电粉用量的1％～10％均匀分散于乙醇溶液中；
2)将镍包铝粉加入上述偶联剂溶液中，经搅拌，挥发干燥后得到偶联剂包覆的导电粉体；
3)在橡胶开炼机或密炼机中加入硅橡胶，依次加入助硫化剂，白炭黑，偶联剂包覆的导电粉体，硫化剂制得镍包铝粉/硅橡胶混炼胶，通过硫化制得镍包铝粉/硅橡胶制品。
具体实施方式
下面结合实例进一步说明本发明，但本发明并不限于以下实施例，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域的技术人员对本发明的技术方案做出的各种形式的变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
实施例1
甲基硅橡胶 100份；
镍包铝粉(粒径10um，镍含量10％) 100份；
白炭黑(粒径5nm) 5份；
过氧化二异丙苯(DCP) 0.1份；
TAIC 0.1份；
本发明所述导电橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅烷偶联剂A-137按导电粉用量的10％均匀分散于乙醇溶液中；
2)按照所述重量份数，将镍包铝粉加入上述偶联剂溶液中，经挥发干燥后得到偶联剂包覆的导电粉体；
3)在橡胶开炼机或密炼机中加入硅橡胶，依次加入助硫化剂，白炭黑，偶联剂包覆的导电粉体，硫化剂制得镍包铝粉/硅橡胶混炼胶，通过硫化制得镍包铝粉/硅橡胶硫化胶。
对制备的导电橡胶各项性能进行测试。
力学性能：依据GB6037进行拉伸强度测试，依据GB/T528进行撕裂强度测试。测试结果见表1。
压缩永久变形：依据GB7759进行，以压缩永久变形器夹持，100℃老化烘箱中放置70小时。测试结果见表1。
电磁屏蔽效能：电磁屏蔽性能由中国计量科学研究院按文件NIM-ZY-2000-05-EMC-细则-06(材料屏蔽效能作业指导书)进行测试，在30MHZ～1.2GHZ频率范围内进行电磁屏蔽性能试验。测试结果见表1。
导电稳定性：将导电橡胶放置30天后，对体积电阻率进行测试；导电橡胶在形变50％时，对体积电阻率进行测试。测试结果见表1。
耐电化学腐蚀：依据GJB150.1A进行盐雾试验，以耐电化学腐蚀模具夹持，连续喷雾三个周期后用浓硝酸清洗法兰。测试试验前后铝制法兰的质量损失、导电橡胶重量变化及导电橡胶表面接触电阻变化。测试结果见表1。
实施例2
甲基乙烯基硅橡胶 100份；
镍包铝粉(粒径50um，镍含量40％) 300份；
白炭黑(粒径30nm) 10份；
2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPMH) 3份；
TAIC 2份；
本发明所述导电橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅烷偶联剂A-151按导电粉用量的5％均匀分散于乙醇溶液中；
2)按照所述重量份数，将镍包铝粉加入上述偶联剂溶液中，经挥发干燥后得到偶联剂包覆的导电粉体；
3)在橡胶开炼机或密炼机中加入硅橡胶，依次加入助硫化剂，白炭黑，偶联剂包覆的导电粉体，硫化剂制得镍包铝粉/硅橡胶混炼胶，通过硫化制得镍包铝粉/硅橡胶硫化胶。
对制备的导电橡胶各项性能进行测试。
力学性能：依据GB6037进行拉伸强度测试，依据GB/T528进行撕裂强度测试。测试结果见表1。
压缩永久变形：依据GB7759进行，以压缩永久变形器夹持，100℃老化烘箱中放置70小时。测试结果见表1。
电磁屏蔽效能：电磁屏蔽性能由中国计量科学研究院按文件NIM-ZY-2000-05-EMC-细则-06(材料屏蔽效能作业指导书)进行测试，在30MHZ～1.2GHZ频率范围内进行电磁屏蔽性能试验。测试结果见表1。
导电稳定性：将导电橡胶放置30天后，对体积电阻率进行测试；导电橡胶在形变50％时，对体积电阻率进行测试。测试结果见表1。
耐电化学腐蚀：依据GJB150.1A进行盐雾试验，以耐电化学腐蚀模具夹持，连续喷雾三个周期后用浓硝酸清洗法兰。测试试验前后铝制法兰的质量损失、导电橡胶重量变化及导电橡胶表面接触电阻变化。测试结果见表1。
实施例3
氟硅橡胶 100份；
镍包铝粉(粒径100um，镍含量60％) 450份；
白炭黑(粒径60nm) 15份；
1,3-双(叔丁过氧异丙基)苯(BIPB) 1.5份；
TATC 2份；
本发明所述导电橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅烷偶联剂A-174按导电粉用量的7％均匀分散于乙醇溶液中；
2)按照所述重量份数，将镍包铝粉加入上述偶联剂溶液中，经挥发干燥后得到偶联剂包覆的导电粉体；
3)在橡胶开炼机或密炼机中加入硅橡胶，依次加入助硫化剂，白炭黑，偶联剂包覆的导电粉体，硫化剂制得镍包铝粉/硅橡胶混炼胶，通过硫化制得镍包铝粉/硅橡胶硫化胶。
对制备的导电橡胶各项性能进行测试。
力学性能：依据GB6037进行拉伸强度测试，依据GB/T528进行撕裂强度测试。测试结果见表1。
压缩永久变形：依据GB7759进行，以压缩永久变形器夹持，100℃老化烘箱中放置70小时。测试结果见表1。
电磁屏蔽效能：电磁屏蔽性能由中国计量科学研究院按文NIM-ZY-2000-05-EMC-细
则-06(材料屏蔽效能作业指导书)进行测试，在30MHZ～1.2GHZ频率范围内进行电磁屏蔽性能试验。测试结果见表1。
导电稳定性：将导电橡胶放置30天后，对体积电阻率进行测试；导电橡胶在形变50％时，对体积电阻率进行测试。测试结果见表1。
耐电化学腐蚀：依据GJB150.1A进行盐雾试验，以耐电化学腐蚀模具夹持，连续喷雾三个周期，测试试验前后导电橡胶重量变化及导电橡胶表面接触电阻变化。测试结果见表1。
实施例4
甲基乙烯基苯基硅橡胶 100份；
粒径200um镍包铝粉(粒径200um，镍含量90％) 600份；
白炭黑(粒径100nm) 20份；
过氧化苯甲酰(BPO) 5份；
TAIC 5份；
本发明所述导电橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅烷偶联剂KH550按导电粉用量的1％均匀分散于乙醇溶液中；
2)按照所述重量份数，将镍包铝粉加入上述偶联剂溶液中，经挥发干燥后得到偶联剂包覆的导电粉体；
3)在橡胶开炼机或密炼机中加入硅橡胶，依次加入助硫化剂，白炭黑，偶联剂包覆的导电粉体，硫化剂制得镍包铝粉/硅橡胶混炼胶，通过硫化制得镍包铝粉/硅橡胶硫化胶。
对制备的导电橡胶各项性能进行测试。
力学性能：依据GB6037进行拉伸强度测试，依据GB/T528进行撕裂强度测试。测试结果见表1。
压缩永久变形：依据GB7759进行，以压缩永久变形器夹持，100℃老化烘箱中放置70小时。测试结果见表1。
电磁屏蔽效能：电磁屏蔽性能由中国计量科学研究院按文NIM-ZY-2000-05-EMC-细则-06(材料屏蔽效能作业指导书)进行测试，在30MHZ～1.2GHZ频率范围内进行电磁屏蔽性能试验。测试结果见表1。
导电稳定性：将导电橡胶放置30天后，对体积电阻率进行测试；导电橡胶在形变50％时，对体积电阻率进行测试。测试结果见表1。
耐电化学腐蚀：依据GJB150.1A进行盐雾试验，以耐电化学腐蚀模具夹持，连续喷雾三个周期，测试试验前后导电橡胶重量变化及导电橡胶表面接触电阻变化。测试结果见表1。
对比例
甲基乙烯基苯基硅橡胶 100份；
镀银铝粉(粒径200um，银含量90％) 600份；
白炭黑(粒径100nm) 20份；
过氧化苯甲酰(BPO) 5份；
TAIC 5份；
本发明所述导电橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将硅烷偶联剂KH550按导电粉用量的1％均匀分散于乙醇溶液中；
2)按照所述重量份数，将镀银铝粉加入上述偶联剂溶液中，经挥发干燥后得到偶联剂包覆的导电粉体；
3)在橡胶开炼机或密炼机中加入硅橡胶，依次加入助硫化剂，白炭黑，偶联剂包覆的导电粉体，硫化剂制得镀银铝粉/硅橡胶混炼胶，通过硫化制得镀银铝粉/硅橡胶硫化胶。
对制备的导电橡胶各项性能进行测试。
力学性能：依据GB6037进行拉伸强度测试，依据GB/T528进行撕裂强度测试。测试结果见表1。
压缩永久变形：依据GB7759进行，以压缩永久变形器夹持，100℃老化烘箱中放置70小时。测试结果见表1。
电磁屏蔽效能：电磁屏蔽性能由中国计量科学研究院按文NIM-ZY-2000-05-EMC-细则-06(材料屏蔽效能作业指导书)进行测试，在30MHZ～1.2GHZ频率范围内进行电磁屏蔽性能试验。测试结果见表1。
导电稳定性：将导电橡胶放置30天后，对体积电阻率进行测试；导电橡胶在形变50％时，对体积电阻率进行测试。测试结果见表1。
耐电化学腐蚀：依据GJB150.1A进行盐雾试验，以耐电化学腐蚀模具夹持，连续喷雾三个周期，测试试验前后导电橡胶重量变化及导电橡胶表面接触电阻变化。测试结果见表1。
对上述实施例1-4及对比例配方制备的导电硅橡胶进行检测，检测结果见表1。

Claims (8)

1.一种耐电化学腐蚀的高导电电磁屏蔽橡胶的制备方法，其特征在于，原料由以下重量分数的成分组成：
其中，所述的镍包铝粉使用偶联剂进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述硅橡胶为甲基硅橡胶，甲基乙烯基硅橡胶,甲基乙烯基苯基硅橡胶,氟硅橡胶，亚苯基硅橡胶，苯醚基硅橡胶，腈硅橡胶或硅硼橡胶。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述镍包铝粉粒径为10um～200um，镍的质量含量为10％～90％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述白炭黑粒径为5nm～100nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述硫化剂为过氧化物硫化剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述助硫化剂为三烯基甲基三异氰脲酸脂。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述偶联剂为硅烷偶联剂。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂按镍包铝粉重量的1％～10％均匀分散于乙醇溶液中；
(2)将镍包铝粉加入偶联剂溶液中，经搅拌，挥发干燥后得到偶联剂包覆的导电粉体；
(3)在橡胶开炼机或密炼机中加入硅橡胶，依次加入助硫化剂，白炭黑，偶联剂包覆的导电粉体，硫化剂制得镍包铝粉/硅橡胶混炼胶，通过硫化制得镍包铝粉/硅橡胶制品。
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