CN114133739B - 一种硅橡胶吸波复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅橡胶吸波复合材料及其制备方法。本发明的硅橡胶吸波复合材料由乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、补强填料、铂催化剂和抑制剂制成，其制备方法包括以下步骤：将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、补强填料和抑制剂混合均匀，再加入铂催化剂后混合均匀，再进行硫化，即得硅橡胶吸波复合材料。本发明的硅橡胶吸波复合材料的最小反射损耗低、有效吸收频宽较大、密度低、适用于制备厚度小的产品，且其制备方法简单，生产成本低，适合大规模应用在电子电器、通信、动力电池、军工等领域。

Description

一种硅橡胶吸波复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及硅橡胶复合材料技术领域，具体涉及一种硅橡胶吸波复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电子和通讯行业的快速发展，电磁波(EM)对环境和人体健康的干扰问题日益严重，各种吸波材料越来越受研究者的关注。吸波材料可以吸收和衰减入射电磁波，将其转化为热能或其它形式的能量耗散掉，而通过吸波材料吸收电磁波已经成为了预防电磁污染的重要手段。传统的吸波材料主要包括金属材料、铁氧体材料、碳材料等，而单一品种的吸波材料与自由空间的阻抗匹配较差，电磁波的有效吸收带宽较窄，最小反射损耗(RL_min)较大，吸波性能不佳，且这些吸波材料还普遍存在密度大、结构设计困难等问题，因而应用受到很大限制。目前，为实现更优异的吸波性能，通常是通过机械球磨将铁氧体材料与碳材料进行复合。然而，机械球磨工艺存在改性效率低、粉体细化程度不足、吸波性能较差等缺陷，并没有从根本上解决问题。

因此，开发一种最小反射损耗低、有效吸收频宽较大、密度低、厚度薄的硅橡胶吸波复合材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅橡胶吸波复合材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种硅橡胶吸波复合材料，其由以下质量份的原料制成：

乙烯基硅油：100份；

含氢硅油：1份～6份；

吸波填料：200份～400份；

补强填料：1份～10份；

铂催化剂：0.2份～0.6份；

抑制剂：0.01份～0.10份。

优选的，所述乙烯基硅油的粘度为100mPa·s～10000mPa·s。

优选的，所述含氢硅油的含氢量为0.3％～2.0％。

优选的，所述吸波填料由羰基铁粉和碳材料混合后进行等离子体球磨制成。

进一步优选的，所述吸波填料由羰基铁粉和碳材料按照质量比20:1～400:1混合后进行等离子体球磨制成。

优选的，所述吸波填料通过以下方法制备得到：将羰基铁粉和碳材料加入球磨罐，再将球磨罐安装在等离子体辅助球磨机上，再开启机械振动和等离子体发生器在离子体气氛中进行球磨，再分离出混合粉体后进行干燥，即得吸波填料。

优选的，所述机械振动的振动转速为900rpm～1500rpm。

优选的，所述等离子体发生器的放电频率为7kHz～11kHz。

优选的，所述等离子体为氩气等离子体、氮气等离子体、空气等离子体中一种。通过在不同等离子体气氛中对羰基铁粉和碳材料进行等离子体球磨，可以在吸波填料中引入不同离子或基团，氧、氮等离子体可以掺杂进入羰基铁粉中，形成四氧化三铁或氮化铁，从而改变羰基铁粉的晶型，促进介电极化，增强畴壁运动以增强低频磁损耗。

优选的，所述球磨的球料质量比为30:1～150:1，球料的总体积占球磨罐容积的30％～60％。

优选的，所述球磨在球磨罐内气体压力0.05MPa～0.15MPa的条件下进行。

优选的，所述球磨的方式为间歇球磨，每球磨10min～30min暂停20min～40min，总的球磨时间为2h～10h。

优选的，所述干燥在80℃～120℃下进行，干燥时间为2h～6h。

优选的，所述羰基铁粉的平均粒径为1μm～10μm。

优选的，所述碳材料为石墨、石墨烯、钛碳化铝中的至少一种。

优选的，所述补强填料为沉淀白炭黑、气相白炭黑中的至少一种。

优选的，所述铂催化剂为氯铂酸、氯铂酸的异丙醇溶液、铂-四氢呋喃络合物、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物中的至少一种。

优选的，所述抑制剂为乙炔基环已醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇中的至少一种。

上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、补强填料和抑制剂混合均匀，再加入铂催化剂后混合均匀，再进行硫化，即得硅橡胶吸波复合材料。

优选的，上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、补强填料和抑制剂加入均质机，进行均质，再加入铂催化剂，进行均质，再进行硫化，即得硅橡胶吸波复合材料。

优选的，所述均质在均质机转速500rpm～3000rpm的条件下进行，每次均质的时间为2min～5min。

优选的，所述硫化在温度100℃～180℃、压力5MPa～15MPa的条件下进行，硫化时间为5min～60min。

本发明的原理：本发明通过等离子体球磨过程中机械球磨和等离子体自发热场与电场的共同作用，使羰基铁粉经过机械球磨由球形变成薄片，同时通过电场与热场的作用在片状羰基铁粉上形成多个空隙和缺陷，从而达到细化羰基铁粉的效果，更小的粒径以及更大的比表面积有利于极化效应；等离子体球磨可以对碳材料进行剥离，同时对粉体表面进行活化，在其表面形成含氧基团，促进碳材料的分散，且等离子体激发产生的高温还会使羰基铁粉表面局部发生熔融，使得碳纳米片嵌入羰基铁粉表层，二者之间形成牢固的界面结合，并形成碳包覆羰基铁粉的结构，改善了材料的阻抗匹配，提高了吸波性能；通过等离子体球磨制得的高性能吸波填料与液体硅橡胶混合后，可以在吸波填料用量更少的情况下获得更好的吸波性能，同时由于羰基铁粉的比表面积增大，也有助于改善硅橡胶吸波复合材料的力学性能。

本领域公知，通过常规机械球磨的方式进行吸波填料的复合往往存在球磨效率低、物料分布不均的问题，需要大量添加吸波填料才能够赋予吸波复合材料一定的吸波性能，最终会导致吸波复合材料的密度过大以及力学性能较低。

本发明通过等离子体球磨来制备吸波填料，对吸波填料进行细化、活化和杂化，在羰基铁粉和碳材料之间形成界面结合，大大改善了吸波填料的团聚现象，增强了阻抗匹配，提高了吸波材料的吸波性能，减少了吸波填料的总用量，最终可以制得密度较低、厚度较薄且力学性能较高的硅橡胶吸波复合材料。

本发明的有益效果是：本发明的硅橡胶吸波复合材料的最小反射损耗低、有效吸收频宽较大、密度低、适用于制备厚度小的产品，且其制备方法简单，生产成本低，适合大规模应用在电子电器、通信、动力电池、军工等领域。

具体来说：

1)本发明的硅橡胶吸波复合材料中添加有由羰基铁粉和碳材料经过等离子体球磨制成的吸波填料，通过等离子体球磨代替传统的机械球磨，可以更加高效地对羰基铁粉进行细化、活化和片状化，增加了羰基铁粉的比表面积，降低了羰基铁粉的粒径，且大幅缩短了球磨时间，显著提高了球磨效率；

2)本发明通过等离子体球磨对碳材料进行球磨，在等离子体作用下碳材料片层被进一步剥离，片层数减少，表面积增大，导电率提高，介电损耗增强，氧等离子体作用于碳材料表面可以形成羟基和羧基等含氧官能团，可以改善碳材料的活性，氮等离子体可以在碳材料表面形成氨基等含氮官能团，氮离子作为极化中心可以增强介电损耗；

3)本发明将羰基铁粉和碳材料这两种吸波填料混合进行等离子体球磨，剥离的碳材料会包覆在片状羰基铁粉表面，且部分碳材料还会嵌入片状羰基铁粉中，使得二者之间的界面结合作用增强，改善了碳材料在橡胶基体中的分散性能，并增强了电磁波在橡胶中的多重反射损耗，得到的复合吸波填料在添加量很少的情况下便可以赋予硅橡胶吸波复合材料优异的吸波性能和良好的力学性能。

附图说明

图1为实施例1～6和对比例1～2的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗-频率关系图。

图2为实施例1的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗随频率和厚度变化的三维图。

图3为实施例2的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗随频率和厚度变化的三维图。

图4为实施例3的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗随频率和厚度变化的三维图。

图5为实施例4的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗随频率和厚度变化的三维图。

图6为实施例5的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗随频率和厚度变化的三维图。

图7为实施例6的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗随频率和厚度变化的三维图。

图8为对比例1的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗随频率和厚度变化的三维图。

图9为对比例2的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗随频率和厚度变化的三维图。

图10为实施例4的硅橡胶吸波复合材料的SEM图。

图11为实施例4的硅橡胶吸波复合材料的EDS元素分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。

实施例1：

一种硅橡胶吸波复合材料，其原料组成如下表所示：

表1一种硅橡胶吸波复合材料的原料组成表

注：

吸波填料通过以下方法制备得到：将50质量份平均粒径3μm的磷化羰基铁粉(陕西兴化集团有限责任公司，产品型号MCIP-P-3)和0.5质量份的石墨烯加入球磨罐，再加入2质量份的无水乙醇，按照球料质量比80:1加入4000质量份的硬质合金球，密封好球磨罐，并安装在等离子体辅助球磨机上，再开启真空泵，抽真空到负压，使球磨罐内气压维持在0.05MPa，关闭真空阀，设置运行延时为20min，停止延时为20min，工作次数为6次，总球磨时间为2h，依次启动振动控制电源与放电控制电源，然后启动球磨，调整球磨转速为1400rpm，放电频率为10kHz，再分离出混合粉体，80℃下真空干燥3h，即得吸波填料(平均粒径小于15μm的片状复合粉体)。

上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：

将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、气相白炭黑和乙炔基环己醇加入均质机，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再加入甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物并预先搅拌10s，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再取硅橡胶混合物于平板硫化机上硫化成片，硫化压力为15MPa，硫化温度为180℃，硫化时间为5min，即得硅橡胶吸波复合材料。

实施例2：

一种硅橡胶吸波复合材料，其原料组成如下表所示：

表2一种硅橡胶吸波复合材料的原料组成表

原料	质量份数
		乙烯基硅油(粘度1000mPa·s)	100
含氢硅油(含氢量0.8％)	4
		吸波填料	202
气相白炭黑	5
		甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物	0.3
乙炔基环己醇	0.03

注：

吸波填料通过以下方法制备得到：将50质量份平均粒径3μm的磷化羰基铁粉(陕西兴化集团有限责任公司，产品型号MCIP-P-3)和0.5质量份的石墨烯加入球磨罐，再加入4质量份的无水乙醇，按照球料质量比150:1加入7500质量份的硬质合金球，密封好球磨罐，并安装在等离子体辅助球磨机上，再开启真空泵，抽真空到负压，使球磨罐内气压维持在0.05MPa，关闭真空阀，设置运行延时为20min，停止延时为20min，工作次数为12次，总球磨时间为4h，依次启动振动控制电源与放电控制电源，然后启动球磨，调整球磨转速为1400rpm，放电频率为10kHz，再分离出混合粉体，80℃下真空干燥5h，即得吸波填料(平均粒径小于5μm的片状复合粉体)。

上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：

将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、气相白炭黑和乙炔基环己醇加入均质机，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再加入甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物并预先搅拌10s，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再取硅橡胶混合物于平板硫化机上硫化成片，硫化压力为5MPa，硫化温度为120℃，硫化时间为30min，即得硅橡胶吸波复合材料。

实施例3：

一种硅橡胶吸波复合材料，其原料组成如下表所示：

表3一种硅橡胶吸波复合材料的原料组成表

原料	质量份数
		乙烯基硅油(粘度2000mPa·s)	100
含氢硅油(含氢量0.8％)	3
		吸波填料	204
气相白炭黑	5
		甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物	0.3
3,5-二甲基-1-己炔-3-醇	0.04

注：

吸波填料通过以下方法制备得到：将50质量份平均粒径2μm的磷化羰基铁粉(陕西兴化集团有限责任公司，产品型号MCIP-P-2)和1质量份的石墨加入球磨罐，再加入3质量份的无水乙醇，按照球料质量比80:1加入4000质量份的硬质合金球，密封好球磨罐，并安装在等离子体辅助球磨机上，使球磨罐内气压维持在0.10MPa，设置运行延时为20min，停止延时为20min，工作次数为9次，总球磨时间为3h，依次启动振动控制电源与放电控制电源，然后启动球磨，调整球磨转速为1500rpm，放电频率为9kHz，再分离出混合粉体，80℃下真空干燥4h，即得吸波填料(平均粒径小于10μm的片状复合粉体)。

上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：

将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、气相白炭黑和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇加入均质机，800rpm混合30s，1500rpm混合60s，3000rpm混合80s，再加入甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物并预先搅拌10s，1200rpm混合60s，2000rpm混合100s，2500rpm混合80s，再取硅橡胶混合物于平板硫化机上硫化成片，硫化压力为10MPa，硫化温度为100℃，硫化时间为60min，即得硅橡胶吸波复合材料。

实施例4：

一种硅橡胶吸波复合材料，其原料组成如下表所示：

表4一种硅橡胶吸波复合材料的原料组成表

原料	质量份数
		乙烯基硅油(粘度5000mPa·s)	100
含氢硅油(含氢量0.8％)	2
		吸波填料	204
气相白炭黑	5
		铂-四氢呋喃络合物	0.3
乙炔基环己醇	0.03

注：

吸波填料通过以下方法制备得到：将50质量份平均粒径4μm的钝化羰基铁粉(陕西兴化集团有限责任公司，产品型号MCIP-O-4)和1质量份的石墨烯加入球磨罐，再加入2质量份的无水乙醇，按照球料质量比100:1加入5000质量份的硬质合金球，密封好球磨罐，并安装在等离子体辅助球磨机上，再开启真空泵，抽真空到负压，使球磨罐内气压维持在0.05MPa，关闭真空阀，设置运行延时为30min，停止延时为40min，工作次数为4次，总球磨时间为2h，依次启动振动控制电源与放电控制电源，然后启动球磨，调整球磨转速为1200rpm，放电频率为10kHz，再分离出混合粉体，80℃下真空干燥3h，即得吸波填料(平均粒径小于6μm的片状复合粉体)。

上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：

将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、气相白炭黑和乙炔基环己醇加入均质机，1200rpm混合50s，2000rpm混合150s，2500rpm混合100s，再加入铂-四氢呋喃络合物并预先搅拌10s，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再取硅橡胶混合物于平板硫化机上硫化成片，硫化压力为5MPa，硫化温度为120℃，硫化时间为40min，即得硅橡胶吸波复合材料。

实施例5：

一种硅橡胶吸波复合材料，其原料组成如下表所示：

表5一种硅橡胶吸波复合材料的原料组成表

原料	质量份数
		乙烯基硅油(粘度10000mPa·s)	100
含氢硅油(含氢量1.0％)	1
		吸波填料	206
气相白炭黑	4
		铂-四氢呋喃络合物	0.2
3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇	0.02

注：

吸波填料通过以下方法制备得到：将50质量份平均粒径7μm的还原羰基铁粉(陕西兴化集团有限责任公司，产品型号MCIP-7)和1.5质量份的钛碳化铝(MAX)加入球磨罐，再加入3质量份的无水乙醇，按照球料质量比120:1加入6000质量份的硬质合金球，密封好球磨罐，并安装在等离子体辅助球磨机上，再开启真空泵，抽真空到负压后再通入高纯氩气，使球磨罐内气压维持在0.1MPa，关闭真空阀，设置运行延时为20min，停止延时为30min，工作次数为18次，总球磨时间为6h，依次启动振动控制电源与放电控制电源，然后启动球磨，调整球磨转速为1500rpm，放电频率为10.5kHz，再分离出混合粉体，100℃下真空干燥2h，即得吸波填料(平均粒径小于5μm的片状复合粉体)。

上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：

将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、气相白炭黑和3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇加入均质机，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再加入铂-四氢呋喃络合物并预先搅拌10s，2000rpm混合60s，2500rpm混合60s，3000rpm混合60s，再取硅橡胶混合物于平板硫化机上硫化成片，硫化压力为15MPa，硫化温度为150℃，硫化时间为10min，即得硅橡胶吸波复合材料。

实施例6：

一种硅橡胶吸波复合材料，其原料组成如下表所示：

表6一种硅橡胶吸波复合材料的原料组成表

原料	质量份数
		乙烯基硅油(粘度2000mPa·s)	100
含氢硅油(含氢量1.0％)	3
		吸波填料	202
气相白炭黑	5
		铂-四氢呋喃络合物	0.2
3,5-二甲基-1-己炔-3-醇	0.03

注：

吸波填料通过以下方法制备得到：将50质量份平均粒径5μm的初级羰基铁粉(陕西兴化集团有限责任公司，产品型号MCIP-5)和0.5质量份的石墨烯加入球磨罐，再加入3质量份的无水乙醇，按照球料质量比80:1加入4000质量份的硬质合金球，密封好球磨罐，并安装在等离子体辅助球磨机上，再开启真空泵，抽真空到负压后通入高纯氮气，使球磨罐内气压维持在0.05MPa，关闭真空阀，设置运行延时为20min，停止延时为30min，工作次数为12次，总球磨时间为4h，依次启动振动控制电源与放电控制电源，然后启动球磨，调整球磨转速为1400rpm，放电频率为10kHz，再分离出混合粉体，80℃下真空干燥3h，即得吸波填料(平均粒径小于10μm的片状复合粉体)。

上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：

将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、气相白炭黑和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇加入均质机，2000rpm混合20s，3000rpm混合20s，2000rpm混合80s，再加入铂-四氢呋喃络合物并预先搅拌10s，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再取硅橡胶混合物于平板硫化机上硫化成片，硫化压力为5MPa，硫化温度为120℃，硫化时间为30min，即得硅橡胶吸波复合材料。

对比例1：

一种硅橡胶吸波复合材料，其原料组成如下表所示：

表7一种硅橡胶吸波复合材料的原料组成表

注：

吸波填料通过以下方法制备得到：将50质量份平均粒径3μm的磷化羰基铁粉(陕西兴化集团有限责任公司，产品型号MCIP-P-3)和0.5质量份的石墨烯加入球磨罐，再加入2质量份的无水乙醇，按照球料质量比80:1加入4000质量份的硬质合金球，密封好球磨罐，并安装在等离子体辅助球磨机上，再开启真空泵，抽真空到负压，使球磨罐内气压维持在0.05MPa，关闭真空阀，设置运行延时为20min，停止延时为20min，工作次数为6次，总球磨时间为2h，启动振动控制电源，然后启动球磨，调整球磨转速为1400rpm，再分离出混合粉体，80℃下真空干燥3h，即得吸波填料(平均粒径小于10μm的片状复合粉体)。

上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：

将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、气相白炭黑和乙炔基环己醇加入均质机，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再加入甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物并预先搅拌10s，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再取硅橡胶混合物于平板硫化机上硫化成片，硫化压力为15MPa，硫化温度为180℃，硫化时间为5min，即得硅橡胶吸波复合材料。

对比例2：

一种硅橡胶吸波复合材料，其原料组成如下表所示：

表8一种硅橡胶吸波复合材料的原料组成表

原料	质量份数
		乙烯基硅油(粘度1000mPa·s)	100
含氢硅油(含氢量0.8％)	4
		吸波填料	200
气相白炭黑	5
		甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物	0.3
乙炔基环己醇	0.03

注：

吸波填料通过以下方法制备得到：将50质量份平均粒径3μm的磷化羰基铁粉(陕西兴化集团有限责任公司，产品型号MCIP-P-3)加入球磨罐，再加入2质量份的无水乙醇，按照球料质量比80:1加入4000质量份的硬质合金球，密封好球磨罐，并安装在等离子体辅助球磨机上，再开启真空泵，抽真空到负压，使球磨罐内气压维持在0.05MPa，关闭真空阀，设置运行延时为20min，停止延时为20min，工作次数为6次，总球磨时间为2h，依次启动振动控制电源与放电控制电源，然后启动球磨，调整球磨转速为1400rpm，放电频率为10kHz，再分离出混合粉体，80℃下真空干燥3h，即得吸波填料(平均粒径小于15μm的片状粉体)。

上述硅橡胶吸波复合材料的制备方法包括以下步骤：

将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、气相白炭黑和乙炔基环己醇加入均质机，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再加入甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物并预先搅拌10s，1200rpm混合30s，1800rpm混合60s，2500rpm混合80s，再取硅橡胶混合物于平板硫化机上硫化成片，硫化压力为15MPa，硫化温度为180℃，硫化时间为5min，即得硅橡胶吸波复合材料。

性能测试：

1)实施例1～6和对比例1～2的硅橡胶吸波复合材料的反射损耗-频率关系图如图1所示，反射损耗随频率和厚度变化的三维图依次如图2～9所示。

由图1～9可知：实施例1～6的硅橡胶吸波复合材料与对比例1～2的硅橡胶吸波复合材料相比，反射损耗都有明显的减小，且有效吸收带宽(反射损耗RL<-10dB)增大，频率位于低频区，吸波性能显著提高。

2)实施例4的硅橡胶吸波复合材料的扫描电镜(SEM)图如图10所示，EDS元素分布图如图11所示。

由图10可知：绝大部分的羰基铁粉被磨为片状，且碳材料附着在羰基铁粉上，形成了界面结合。

由图11可知：大量碳材料附着在块体表面，说明碳材料对羰基铁粉进行了包覆。

3)实施例1～6和对比例1～2的硅橡胶吸波复合材料的吸波性能测试结果如下表所示：

表9实施例1～6和对比例1～2的硅橡胶吸波复合材料的吸波性能测试结果

注：

硅橡胶吸波复合材料的吸波性能通过矢量网络分析仪测试，用冲孔器冲出内径3.04mm、外径7mm的同心圆环样品，通过同轴法测试硅橡胶吸波复合材料的复介电常数和复磁导率，测试频率范围为2GHz～18GHz，根据传输线理论，可以使用给定频率下吸收体的复介电常数和复磁导率以及吸波材料的厚度来计算反射损耗，单层吸收体的反射损耗由公式(1)算出：

其中，Z₀为自由空间阻抗，约为377，Z_in为标准化输入阻抗，计算式如公式(2)所示：

公式(2)中，f、d和c分别表示频率、样品厚度和光速。

由表9可知：

a)对比例1是对羰基铁粉和石墨烯进行机械球磨，得到的硅橡胶吸波复合材料的最小反射损耗较高，且吸收带宽较窄，说明机械球磨无法有效地将羰基铁粉和石墨烯复合，且杂化吸波填料的形貌难以实现片状化，无法获得较好的吸波性能；

b)对比例2在液态硅橡胶中只添加羰基铁粉，不加入石墨烯，虽然同样进行了等离子体球磨，但得到的硅橡胶吸波复合材料的介电损耗较小，硅橡胶吸波复合材料与空气之间的阻抗失配，吸波性能仍然较差；

c)实施例1～6通过等离子球磨制备的硅橡胶吸波复合材料具有更加优异的吸波性能，实施例3的硅橡胶吸波复合材料的最小反射损耗达-78.51dB，实施例4的硅橡胶吸波复合材料在1.59mm时最小反射损耗达-68.11dB，反射损耗小于-10dB的有效吸收带宽为7.10GHz，说明等离子体激发产生高温，使羰基铁粉表面局部发生熔融，使得碳纳米片嵌入铁粉表层，二者之间形成牢固的界面结合，并形成碳包覆铁粉的结构，改善了材料的阻抗匹配，提高了吸波性能；此外，实施例1、实施例4和实施例5的硅橡胶吸波复合材料为高频波段吸收，而实施例2、实施例3和实施例6的硅橡胶吸波复合材料为低频波段吸收，说明可以通过改变球磨时间和球料比、球磨气氛等条件来选择制备所需要的对应不同吸收频段的复合材料；

综上可知，本发明的硅橡胶吸波复合材料具有更好的吸波性能，这是因为等离子体球磨大幅提高了球磨效率，且等离子体作用有利于提高吸波填料的介电损耗，能获得更加优异的吸波性能。此外，吸波填料的制备过程更简便，无工业三废排放，工艺流程简单，无需高温烧结，节能环保，在隐身技术、电磁屏蔽、抗信号干扰等方面具有良好的应用前景。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种硅橡胶吸波复合材料，其特征在于，其由以下质量份的原料制成：

乙烯基硅油：100份；

含氢硅油：1份～6份；

吸波填料：200份～400份；

补强填料：1份～10份；

铂催化剂：0.2份～0.6份；

抑制剂：0.01份～0.10份；

所述吸波填料由羰基铁粉和碳材料按照质量比20:1～400:1混合后进行等离子体球磨制成；

所述碳材料为石墨、石墨烯、钛碳化铝中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的硅橡胶吸波复合材料，其特征在于：所述乙烯基硅油的粘度为100mPa·s～10000mPa·s；所述含氢硅油的含氢量为0.3％～2.0％。

3.根据权利要求1或2所述的硅橡胶吸波复合材料，其特征在于：所述羰基铁粉的平均粒径为1μm～10μm。

4.根据权利要求1或2所述的硅橡胶吸波复合材料，其特征在于：所述补强填料为沉淀白炭黑、气相白炭黑中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的硅橡胶吸波复合材料，其特征在于：所述铂催化剂为氯铂酸、氯铂酸的异丙醇溶液、铂-四氢呋喃络合物、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的硅橡胶吸波复合材料，其特征在于：所述抑制剂为乙炔基环已醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇中的至少一种。

7.权利要求1～6中任意一项所述的硅橡胶吸波复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将乙烯基硅油、含氢硅油、吸波填料、补强填料和抑制剂混合均匀，再加入铂催化剂后混合均匀，再进行硫化，即得硅橡胶吸波复合材料。

8.根据权利要求7所述的硅橡胶吸波复合材料的制备方法，其特征在于：所述硫化在温度100℃～180℃、压力5MPa～15MPa的条件下进行，硫化时间为5min～60min。

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