專利名稱：一種具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁屏蔽材料領(lǐng)域，確切地說是一種具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料及其制備方法
背景技術(shù)：
電磁波輻射產(chǎn)生的電磁干擾不僅會影響各種電子設(shè)備的正常運行，而且對于長期處于電磁波輻射環(huán)境中人的身心健康會造成嚴(yán)重的損害。因此開發(fā)電磁屏蔽性能高，制造成本低，制備方法簡單的電磁屏蔽高分子材料是十分必要的。中國專利ZL200820172030. 0 公開了“一種復(fù)合電磁屏蔽橡膠”技術(shù)，是采用雙層復(fù)合或多層復(fù)合的方式，由裝飾橡膠和具有電磁屏蔽性能的功能橡膠復(fù)合而成。功能橡膠由硅橡膠、硅氟橡膠或三元乙丙橡膠添加銀粉、鍍銀鋁粉、鍍銀玻璃微珠、鍍銀銅粉、鍍銀鎳粉等具有電磁屏蔽作用的粉狀物組成。 該方法工藝復(fù)雜，制造成本高，不適合大批量生產(chǎn)。中國專利200910068462. 6公開了“三維編織鍍鎳碳纖維與環(huán)氧樹脂電磁屏蔽復(fù)合材料及制備方法”，提出將碳纖維電鍍鎳金屬后， 進(jìn)行三維四向編織，然后采用樹脂傳遞模塑工藝(RTM)，將鍍鎳碳纖維的編織體與環(huán)氧樹脂復(fù)合，制備出電磁屏蔽復(fù)合材料。為了達(dá)到屏蔽效果，將碳纖維進(jìn)行了表面改性(活性化處理、鍍金屬)，并且進(jìn)行編織，以促進(jìn)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成。該種方法同樣工藝復(fù)雜，制造成本高， 且電鍍過程易造成污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述技術(shù)中的缺陷，提出一種充分利用廢舊橡膠的膠粉，制造一種電磁屏蔽性能高，制造成本低，制備方法簡單的用于電磁屏蔽的膠粉復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料， 該膠粉復(fù)合材料包含膠粉、短切碳纖維和配合劑，所述的短切碳纖維直徑為3 10 μ m， 其長度為1 5mm，膠粉的粒度為10 120目，膠粉和短切碳纖維常溫重量份配比為 100 0. 5 9。膠粉是指廢舊橡膠制品經(jīng)粉碎加工處理而得到的粉末狀橡膠材料。廣泛用于體育塑膠運動場、游樂場、橡膠地磚、防水卷材、防水涂料、公路改性浙青、橡膠制品等領(lǐng)域。膠粉可以單獨使用制作制品，也可以與其它的橡膠并用，可以生產(chǎn)各種橡膠制品。膠粉的生產(chǎn)過程及生產(chǎn)工藝比再生膠更簡單，成本更低。短切碳纖維在橡膠基體中的行為類似于偶極子，在電磁場作用下，產(chǎn)生極化耗散電流，在周圍基體作用下，耗散電流被衰減，這樣電磁波能量轉(zhuǎn)換為其它形式的能量，短切碳纖維橡膠復(fù)合材料對電磁波表現(xiàn)為吸波性。短切碳纖維含量的變化意味著諧振子間的距離發(fā)生了變化，從而使其對電磁波的作用呈現(xiàn)出多重效應(yīng)當(dāng)含量較低時，各振子間的相互作用較弱，各獨立諧振子間靠阻抗相互聯(lián)系，各偶極對電磁波吸收疊加的結(jié)果使吸收峰增大；當(dāng)短切碳纖維含量增加到一定程度時，相互靠近的振子間電力線相互排斥，電場相互疊
3加，顯示出強(qiáng)電磁波反射特性。隨著短切碳纖維摻量的增加，短切碳纖維橡膠復(fù)合材料逐漸具有導(dǎo)體特性，對電磁波反射率增加，短切碳纖維摻量達(dá)到一定值時，短切碳纖維橡膠復(fù)合材料由電磁波吸收性能向反射性能轉(zhuǎn)變。將具有導(dǎo)電性能的短切碳纖維摻入膠粉材料中制備復(fù)合材料，具有較好的電磁屏蔽性能。因為摻入的短切碳纖維改變了橡膠材料的復(fù)相磁導(dǎo)率和相對介電參數(shù)，提高了對電磁波的反射能力。由于我國橡膠資源十分匱乏，廢舊橡膠的再生循環(huán)利用，對緩解橡膠資源的短缺意義重大。以膠粉替代橡膠，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可以節(jié)省大量的成本，更重要的是它一方面可以代替橡膠，緩解了橡膠資源的嚴(yán)重不足；另一方面使廢舊橡膠實現(xiàn)了回收再利用，解決了廢舊橡膠污染環(huán)境的問題，減少了對水和空氣的污染，保護(hù)了環(huán)境，必將擁有巨大的社會需求和市場前景。具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料的厚度是0. 5mm 15mm。所述的其他配合劑是軟化劑、促進(jìn)劑和硫化劑。一種具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料的制備方法，其過程如下 (1)將短切碳纖維在打漿機(jī)中充分分散，分散液進(jìn)行抽濾并充分干燥，成短切分散的碳纖維單絲，其纖維直徑為3 10 μ m，長度為1 5mm ；膠粉的粒度為10 120目；(2)將膠粉和短切碳纖維按照常溫重量份100 0.5 9的比例配備，其它配合劑用量按常規(guī)方法配備；(3)在密煉機(jī)或開煉機(jī)中加入按上述重量份配比的膠粉，再加入短切碳纖維和配合劑進(jìn)行混煉，混煉均勻后壓片，得到混煉膠，將混煉膠在室溫下停放M小時；(4)硫化成厚度為0. 5mm 15mm的片材。所述的其他配合劑是軟化劑、促進(jìn)劑和硫化劑。經(jīng)性能測試，該電磁屏蔽膠粉復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為4. 45 5. 6MPa,在IOK 18GHz的條件下，電磁屏蔽效能為48. 1 74. 7dB。本發(fā)明的優(yōu)點是利用低成本的膠粉，短切碳纖維和配合劑制造電磁屏蔽的復(fù)合材料，既具有短切碳纖維優(yōu)良的電磁波吸收性能，又具有橡膠材料優(yōu)良的物理機(jī)械性能，電磁屏蔽性能高，制備方法簡單；制造成本低，特別是對廢舊橡膠的利用更加降低了成本，減少了環(huán)境污染和能源消耗。
具體實施例方式實施例1將短切碳纖維在打漿機(jī)中充分分散，分散液進(jìn)行抽濾并充分干燥，得到短切分散的碳纖維單絲，纖維直徑為3 μ m，其長度為Imm;膠粉的粒度為30目，在密煉機(jī)或開煉機(jī)中加入100重量份的膠粉，按重量份加入10份軟化劑，混煉5min，然后依次加入3份短切碳纖維、0. 74份促進(jìn)劑和2份硫磺，再進(jìn)行混煉20min，混煉均勻后壓片，得到混煉膠。將混煉膠在室溫下停放M小時，然后在50T平板硫化機(jī)上硫化成型，硫化條件為140°C X20min，得到制品。經(jīng)性能測試，該電磁屏蔽膠粉復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為4. 45MPa,在IOK 18GHz的條件下，電磁屏蔽效能為48. 1 56. 2dB。實施例2
將短切碳纖維在打漿機(jī)中充分分散，分散液進(jìn)行抽濾并充分干燥，得到短切分散的碳纖維單絲，纖維直徑為6 μ m，其長度為3mm ；膠粉的粒度為60目，在密煉機(jī)或開煉機(jī)中加入100重量份的膠粉，按重量份加入10份軟化劑，混煉5min，然后依次加入5份短切碳纖維、0. 74份促進(jìn)劑和2份硫磺，再進(jìn)行混煉20min，混煉均勻后壓片，得到混煉膠。將混煉膠在室溫下停放M小時，然后在50T平板硫化機(jī)上硫化成型，硫化條件為140°C X20min，得到制品。經(jīng)性能測試，該電磁屏蔽膠粉復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為4. 86MPa,在IOK 18GHz的條件下，電磁屏蔽效能為55. 3 68. 4dB。實施例3將短切碳纖維在打漿機(jī)中充分分散，分散液進(jìn)行抽濾并充分干燥，得到短切分散的碳纖維單絲，纖維直徑為 ο μ m，其長度為5mm;膠粉的粒度為100目，在密煉機(jī)或開煉機(jī)中加入100重量份的膠粉，按重量份加入10份軟化劑，混煉5min，然后依次加入7份短切碳纖維、0. 74份促進(jìn)劑和2份硫磺，再進(jìn)行混煉20min，混煉均勻后壓片，得到混煉膠。將混煉膠在室溫下停放M小時，然后在50T平板硫化機(jī)上硫化成型，硫化條件為140°C X20min, 得到制品。經(jīng)性能測試，該電磁屏蔽膠粉復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為5. 6MPa,在IOK 18GHz的條件下，電磁屏蔽效能為63. 5 74. 7dB。
權(quán)利要求
1.一種具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料，其特征在于該膠粉復(fù)合材料包含天然橡膠，短切碳纖維和配合劑，所述的短切碳纖維直徑為3 10 μ m，其長度為1 5mm，膠粉的粒度為10 120目，膠粉和短切碳纖維常溫重量份配比為100 0. 5 9。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料，其特征在于復(fù)合材料的厚度是0. 5mm 15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料，其特征在于所述的其他配合劑是軟化劑、促進(jìn)劑和硫化劑。
4.一種具有電磁屏蔽性能的天然橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于(1)將短切碳纖維在打漿機(jī)中充分分散，分散液進(jìn)行抽濾并充分干燥，成短切分散的碳纖維單絲，其纖維直徑為3 10 μ m，長度為1 5mm ；(2)將粒度為10 120目的膠粉和短切碳纖維按照常溫重量份100 0. 5 9的比例配備，其它配合劑用量按常規(guī)方法配備；(3)在密煉機(jī)或開煉機(jī)中加入按上述重量份配比的膠粉，再加入短切碳纖維和配合劑進(jìn)行混煉，混煉均勻后壓片，得到混煉膠，將混煉膠在室溫下停放M小時；(4)硫化成厚度為0.5mm 15mm的片材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的其他配合劑是軟化劑、促進(jìn)劑和硫化劑。
全文摘要
一種具有電磁屏蔽性能的膠粉復(fù)合材料，該膠粉復(fù)合材料包含膠粉、短切碳纖維和配合劑，所述的短切碳纖維直徑為3～10μm，其長度為1～5mm，膠粉的粒度為10～120目，膠粉和短切碳纖維常溫重量份配比為100∶0.5～9。利用低成本的膠粉，短切碳纖維和配合劑制造電磁屏蔽的復(fù)合材料，既具有短切碳纖維優(yōu)良的電磁波吸收性能，又具有橡膠材料優(yōu)良的物理機(jī)械性能，電磁屏蔽性能高，制備方法簡單；制造成本低，特別是對廢舊橡膠的利用更加降低了成本，減少了環(huán)境污染和能源消耗。
文檔編號C08K13/04GK102206365SQ201110086950
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者曾憲奎, 汪傳生, 邊慧光 申請人:青島科技大學(xué)