專利名稱：一種電磁屏蔽橡膠復合材料及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種含磁體/鎂合金粒的橡膠基復合材料及其制備方法，具體涉及一種具 有良好電磁屏蔽性能的橡膠復合材料，屬于復合材料技術(shù)領域。二、 背景技術(shù)為了有效提高橡膠材料屏蔽外磁場等的干擾，使橡膠材料具有一定的功能性如阻尼 性，人們分別提出了一些導電橡膠和阻尼橡膠。200710039852.1號專利申請?zhí)峁┝?一種具有電磁屏蔽性能的導電硅橡膠，該橡膠是 在有;fe^橡g體內(nèi)填加導電、導磁介質(zhì)而制成的，所述的導電、導磁介質(zhì)包括銀粉30-70wt % 、鎳粉0 ~ 40wt % 、磁粉0 - 40wt % 。該技術(shù)保證了有才A^:橡膠原有的耐環(huán)境性能、 力學性能，又能滿足寬頻段、高屏蔽效能的抗干擾和電磁屏蔽性能要求。但由于使用了大 量的銀粉和鎳粉，使材料的成本大大提高。三、
發(fā)明內(nèi)容
解決問題本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種具有良好電磁屏蔽性能的橡膠復合材料， 該材料具有成本低，電》茲屏蔽性能高的特點。 .本發(fā)明的另一目的是提供上述復合材料的制備方法，該制備方法生產(chǎn)成本低，適于大 批量工業(yè)化生產(chǎn)。技術(shù)方案一種電磁屏蔽橡膠復合材料，在橡膠基體中均勻分布著鎂合金粒和涂覆有聚苯胺層的 鐵氧體復合顆粒，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的體積比為1~4: 1,鐵氧體復合顆粒和鎂 合金粒在復合材料中的體積百分比為20 ~ 60%;鐵氧體復合顆粒由有機外層和內(nèi)核構(gòu)成， 有機外層為聚苯胺，內(nèi)核為鐵氧體，有機外層厚為2-10 (am,鐵氧體為氧化鐵和鍶鐵氧 體的混合物，鐵氧體的尺寸為2-5誦，氧化鐵和鍶鐵氧體的體積比為1: 9-2: 8;鎂合 金粒的成分為2 ~ 12% Al, 1 ~ 5°/。Zn , 0. 05 ~ 0. 5°/。Cu， 0. 01 ~ 0. 05%Sn，余量為Mg,鎂 合金粒的尺寸為2 ~ 5mm所述橡MJ^體為丁苯橡"tt體或丁基橡g體。 一種電磁屏蔽橡膠復合材料的制備方法，其特征是制備步驟如下a、 將聚苯胺粉末混入幾基丙烯酸樹脂中，聚苯胺粉末占羥基丙烯酸樹脂質(zhì)量的 55% ~ 66% ,加入占羥基丙烯酸樹脂質(zhì)量1. 5% ~ 2. 5%的混合稀釋劑，混合稀釋劑中乙酸丁 酯與二曱苯的體積比為2: 8-3: 7，快速攪拌10-15 min后即得到M均勻的聚苯胺-丙烯酸涂料，然后將依次經(jīng)堿洗、酸洗后干燥的尺寸為2 ~ 5mm的鐵氧體浸入聚苯胺-丙烯 酸涂料1 ~ 3min后撈出，在135 ~ 145。C干燥得到鐵氧體復合顆粒；其中鐵氧體為氧化鐵 和鍶鐵氧體的混合物，氧化鐵和鍶鐵氧體的體積比為1: 9-2: 8;氧化鐵是Fe203;鍶鐵 氧體是SrO 6Fe203。b、 然后按照質(zhì)量百分含量為2~12%A1、 1-5°/ Zn、 0. 05 ~ 0. 5%Cu、 0. 01 ~ 0. 05%Sn、 其余為Mg的配比進行配料，先上述配好的純Al錠、純Mg錠、純Cu片、純Zn錠、Sn錠在SF6保護氣氛中一起加熱熔化，當溫度升至715 ~ 730。C時，保溫10-15分鐘后冷卻得到鎂合金，通過切削加工方法將鎂合金加工成尺寸為2-5mm的鎂合金粒；c、 接著在125 - 135。C條件下對橡膠進行塑煉4-6邁in后，在橡膠中加入鐵氧體復 合顆粒和鎂合金粒，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的體積比為1-4: 1,兩種顆粒與橡膠的 體積比為2: 8-6: 4,混煉8~12 min后，在兩種顆粒與橡膠形成的復合體中加入占橡 膠質(zhì)量1. 5 ~ 3%的硫磺，30 - 35。C條件下混煉7-10min,接著在150~160 。C石克化得到電 磁屏蔽橡膠復合材料。所述橡膠采用丁,膠基體或丁基橡g體。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的電磁屏蔽橡膠復合材料僅使用普通材料鎂合金、鐵氧體和聚苯胺，避開了 貴重的材料，因此成本低。電磁屏蔽是為了消除或抑制電磁場耦合引起的干擾，其基本原 理是,采用低電阻值的導體材料，利用電磁波在屏蔽導體表面的反射，以及在導體內(nèi)部的吸 收及傳輸過程的損耗而產(chǎn)生屏蔽作用。本發(fā)明的電磁屏蔽橡膠復合材料具有高的電磁屏蔽性能，由于橡膠復合材料中有良 好的導磁體和導電體。該材料較高的導電性能來自鐵氧體表面的導電涂層和鎂合金，聚苯 胺有類似金屬的導電特性，而且鎂合金是金屬，也具有相當導電率。鐵氧體的作用可以抑 制高頻范圍的電磁干擾。從以上各方面可見，本發(fā)明的橡膠復合材料具有成本低、電磁屏蔽性能高、功能多 等優(yōu)點。四、 附圖i兌明

圖1為本發(fā)明電磁屏蔽橡膠復合材料的電鏡組織。圖中，白亮塊為鎂合金粒，灰色塊為鐵氧體顆粒，它們沉積在黑色橡月錄體上。五具體實施方式
實施例一本發(fā)明電磁屏蔽橡膠復合材料的制備方法，制備步驟如下a、 將聚苯胺粉末混入雍基丙烯酸樹脂中，聚苯胺粉末占羥基丙烯酸樹脂質(zhì)量的60%, 加入占幾基丙烯酸樹脂質(zhì)量2%的混合稀釋劑，混合稀釋劑中乙酸丁酯與二甲苯的體積比 為2.5: 7.5，以800 - 1200r/邁in的速度快速攪拌15 min后即得到^t均勻的聚苯胺-丙烯酸涂料，然后將依次經(jīng)堿洗、酸洗后的干燥的尺寸為2 ~ 5mm的鐵氧體浸入聚苯胺-丙 烯酸涂料1 ~ 3min后撈出，在14(TC干燥得到鐵氧體復合顆粒；其中鐵氧體為氧化鐵和鍶 鐵氧體的混合物，氧化鐵和鍶鐵氧體的體積比為1: 9，氧化鐵是Fe203;鍶鐵氧體是 SrO. 6Fe203。其中堿洗的洗液成分為25 g/L的NaOH溶液，處理溫度為60 。C ，處理時間 lmin左右；酸洗的洗液為15 g/L的磷酸二氬銨NH4H2P04溶液，處理溫度為常溫，處理時間1 min左右。b、 然后按照質(zhì)量百分含量為10°/ Al、 4%Zn、 0. 5%Cu、 0. 04°/。Sn、其余為Mg的配比進 行配料，先上述配好的純A1錠、純Mg錠、純Cu片、純Zn錠、Sn錠在SF6保護氣氛中一 起加熱熔化，當溫度升至715 ~ 730'C時，保溫10-15分鐘后冷卻得到鎂合金，通過切削 加工方法將鎂合金加工成尺寸為2 ~ 5mm的鎂合金粒；c、 接著在125。C條件下對丁基橡膠進行塑煉4min后，在橡膠中加入鐵氧體復合顆粒 和鎂合金粒，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的體積比為1: 1,兩種顆粒與丁基橡膠的體積 比為6: 4,混煉10min后，在兩種顆粒與丁基橡膠形成的復合體中加入占丁基橡膠質(zhì)量 2%的硫磺，在32。C條件下混煉10min，接著在155。C硫化得到電磁屏蔽橡膠復合材料。實施例二本發(fā)明電磁屏蔽橡膠復合材料的制備方法，制備步驟如下a、將聚苯胺粉末混入羥基丙烯酸樹脂中，聚苯胺粉末占雍基丙烯酸樹脂質(zhì)量的 55% ,加入占羥基丙烯酸樹脂質(zhì)量2. 5。/。的混合稀釋劑，混合稀釋劑中乙酸丁酯與二甲苯 的體積比為3: 7,以800 ~ 1200r/min的速度快速攪拌10 ~ 15 min后即得到分散均勻的5聚苯胺-丙烯酸涂料，然后將依次經(jīng)堿洗、酸洗后的干燥的尺寸為2 ~ 5mm的鐵氧體浸入聚 苯胺-丙烯酸涂料l 3rain后撈出，在135 - 145 。C干燥得到鐵氧體復合顆粒；其中鐵氧 體為氧化鐵和鍶鐵氧體的混合物，氧化鐵和鍶鐵氧體的體積比為2: 8,氧化鐵是Fe203; 鍶鐵氧體是SrO. 6Fe203。其中堿洗的洗液成分為25 g/L的NaOH溶液，處理溫度為60 'C， 處理時間1 min左右；酸洗的洗液為15 g/L的磷酸二氫銨NH4H2P04溶液，處理溫度為常溫，處理時間1 min左右。b、 然后按照質(zhì)量百分含量為2% Al、 l%Zn、 0. 05%Cu、 0. 03%Sn、其余為Mg的配比進 行配料，先上迷配好的純A1錠、純Mg錠、純Cu片、純Zn錠、Sn錠在SF6保護氣氛中一 起加熱熔化，當溫度升至715 - 730。C時，保溫10-15分鐘后冷卻得到4美合金，通過切削 加工方法將鎂合金加工成尺寸為2 ~ 5mrn的鎂合金粒；c、 接著在130。C條件下對丁M膠進行塑煉4-6min后，在丁苯橡膠中加入鐵氧體 復合顆粒和鎂合金粒，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的體積比為4: 1,兩種顆粒總體積與 丁苯橡膠的體積比為2: 8，混煉8-12 min后，在兩種顆粒與丁苯橡膠形成的復合體中 加入占丁苯橡膠質(zhì)量1.5- 3%的硫磺，在30 ~ 35 。C條件下混煉7 ~ 10min，接著在150 ~ 160 。C硫化得到電磁屏蔽橡膠復合材料。實施例三該實施例中的質(zhì)量百分含量的取值范圍，表示原料的可以該含量范圍內(nèi)任 取質(zhì)量，該實施例可以形成多種組合關(guān)系。一種電磁屏蔽橡膠復合材料的制備方法，制備步驟如下a、 將聚苯胺粉末混入輕基丙烯酸樹脂中，聚苯胺粉末占羥基丙烯酸樹脂質(zhì)量的 55%-66% ,加入占羥基丙烯酸樹脂質(zhì)量.5%~2. 5%的混合稀釋劑，混合稀釋劑為乙酸丁 酯與二曱苯按體積比2: 8 ~ 3: 7組成的混合物，以800 ~ 1200r/min的速度快速攪拌10 ~ 15 min后即得到M均勻的聚苯胺-丙烯酸涂料，然后將依次經(jīng)堿洗、酸洗后的干燥的尺 寸為2~5咖的鐵氧體浸入聚苯胺-丙烯酸涂料1-3min后撈出，在135 - 145 。C干燥得到 鐵氧體復合顆粒；其中鐵氧體為氧化鐵和鍶鐵氧體的混合物，氧化鐵和鍶鐵氧體的體積比 為1: 1: 9-2: 8,氧化鐵是Fe203;鍶鐵氧體是SrO. 6Fe203。其中石威洗的洗液成分為25 g/L的NaOH溶液，處理溫度為60 °C,處理時間1 min左右；酸洗的洗液為15 g/L的磷 酸二氪銨NH4H2P04溶液，處理溫度為常溫，處理時間lmin左右。b、 然后按照質(zhì)量百分含量為2 ~ 12°/。 Al、 1 ~ 5%Zn、 0. 05 ~ 0. 5%Cu、 0. 01 ~ 0. 05%Sn、 其余為Mg的配比進行配料，先上述配好的純Al錠、純Mg錠、純Cu片、純Zn錠、Sn錠在SFJ呆護氣氛中一起加熱熔化，當溫度升至715 ~ 730'C時，保溫10 ~ 15分鐘后冷卻得 到鎂合金，通過切削加工方法將鎂合金加工成尺寸為2 ~ 5mm的鎂合金粒；
c、接著在125-135。C條件下對橡膠進行塑煉4~6 min后，在橡膠中加入鐵氧體復 合顆粒和鎂合金粒，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的體積比為1-4: 1,兩種顆?？傮w積與 橡膠的體積比為2: 8-6: 4，混煉8 ~ 12氾in后，在兩種顆粒與橡膠形成的復合體中加 入占橡月媒量1.5- 3%的硫磺，在30 - 35 。C條件下混煉7 ~ 10min，接著在150 ~ 160 。C 硫化得到電磁屏蔽橡膠復合材料。
實驗數(shù)據(jù)
下表為橡膠復合材料指標參數(shù)，其中對比材料為現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品，產(chǎn)品1一產(chǎn)品4為采 用本發(fā)明技術(shù)所得到的電磁屏蔽橡膠復合材料。
合金編號材料類型電磁屏蔽效能/dB (10k-18GHz)
對比材料200710039852. l號專利申請得到的產(chǎn)品，其中銀 粉30 70wt0/。、鎳粉0-40wt0/0、磁粉0-40wt0/063. 2-71. 8
產(chǎn)品l鎂合金粒成分為2% Al, l%Zn , 0. 05%Cu， 0. 03%Sn，其余為Mg,鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的 體積比為4: 1,鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒在復合 材料中占的體積百分比為20%?；w為丁苯橡膠。 (實施例二制備的產(chǎn)品)61. 9-76. 5
產(chǎn)品2鎂合金粒成分為10°/。 Al, 4°/。Zn ， 0. 5°/。Cu, 0. 04y。Sn,其余為Mg,鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒 的體積比為l: 1,鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒在復 合材料中占的體積百分比為25%。基體為丁苯橡膠。68. 4-81. 2
產(chǎn)品3鎂合金粒成分為2% Al, l%Zn ， 0. 05°/。Cu， 0. 03%Sn,其余為Mg,鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的 體積比為4: 1，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒二者在 復合材料中占的體積百分比為50%。基體為丁基橡 膠73. 8-87. 5
74美合金津立成分為10% A1 ， 4%Zn, 0. 5%Cu, 0. 04%Sn,
其余為Mg,鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的體積比為
產(chǎn)品41: 1，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒在復合材料中占79. 5-96. 3
的體積百分比為60%。基體為丁基橡膠(實施例一
制備的產(chǎn)品)。
由上表可見，本發(fā)明的電磁屏蔽橡膠復合材料中Al 、 Cu、 Zn等元素含量提高，有利 于材料的電磁屏蔽效能的提高，這和這些元素提高鎂合金的導電性有關(guān)系。但是超出了本 發(fā)明合金成分的用量范圍，合金中的化合物尺寸會變大，因化合物的導電性差，因而使材 料導電性降低即電磁屏蔽效能降低。
本發(fā)明的電磁屏蔽橡膠復合材料中鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒在橡膠中的體積百分 比提高，利于材料的電磁屏蔽效能的提高。鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的混合物中，鎂合 金粒比例的提高，利于材料的電磁屏蔽效能的提高。這是因為導電體數(shù)量增多利于材料的 導電性提高所致。但是如果復合粒含量超出了本發(fā)明的含量范圍，復合粒數(shù)量多而導致橡 膠難以均勻包覆在顆粒表面，形成了復合材料大量缺陷，不僅導致材料的力學性能降低， 也使材料的導電性下降即電磁屏蔽效能降低。在鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的混合物中， 鎂合金粒比例的過高，鐵氧體復合顆粒減少，會降低材料在高頻范圍的抗電磁干擾能力。
8
權(quán)利要求
1、一種電磁屏蔽橡膠復合材料，其特征是在橡膠基體中均勻分布著鎂合金粒和涂覆有聚苯胺層的鐵氧體復合顆粒，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的體積比為1～4∶1，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒在復合材料中的體積百分比為20～60％；鐵氧體復合顆粒由有機外層和內(nèi)核構(gòu)成，有機外層為聚苯胺，內(nèi)核為鐵氧體，有機外層厚為2～10μm，鐵氧體為氧化鐵和鍶鐵氧體的混合物，鐵氧體的尺寸為2～5mm，氧化鐵和鍶鐵氧體的體積比為1∶9～2∶8；鎂合金粒的成分為2～12％Al，1～5％Zn，0.05～0.5％Cu，0.01～0.05％Sn，余量為Mg，鎂合金粒的尺寸為2～5mm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽橡膠復合材料，其特征是所述橡月交基體為丁苯 橡脫基體或丁基橡脫基體。
3、 一種電磁屏蔽橡膠復合材料的制備方法，其特征是制備步驟如下a、 將聚苯胺粉末混入羥基丙烯酸樹脂中，聚苯胺粉末占羥基丙烯酸樹脂質(zhì)量的55% ~ 66% ，加入占幾基丙烯酸樹脂質(zhì)量1. 5%~2. 5°/。的混合稀釋劑，混合稀釋劑中乙酸丁酯與 二甲苯的體積比為2: 8-3: 7,快速攪拌10-15 min后即得到介軟均勻的聚苯胺-丙烯 酸涂料，然后將依次經(jīng)堿洗、酸洗后干燥的尺寸為2 ~ 5mm的鐵氧體浸入聚苯胺-丙烯酸涂 料1 ~ 3min后撈出，在135 - 145。C干燥得到鐵氧體復合顆粒；其中鐵氧體為氧化鐵和鍶 鐵氧體的混合物，氧化鐵和鍶鐵氧體的體積比為1: 9-2: 8;b、 然后按照質(zhì)量百分含量為2 ~ 12% Al、 1 - 5%Zn、 0. 05 ~ 0. 5%Cu、 0. 01 ~ 0. 05%Sn、 其余為Mg的配比進行配料，將上述配好的純A1錠、純Mg錠、純Cu片、純Zn錠、Sn錠在SF6保護氣氛中一起加熱熔化，當溫度升至715 - 730。C時，保溫10-15分鐘后冷卻得到鎂合金，通過切削加工方法將鎂合金加工成尺寸為2-5mm的鎂合金粒；c、 接著在125 ~ 135。C條件下對橡膠進行塑煉4 ~ 6 min后，在橡膠中加入鐵氧體復合 顆粒和鎂合金粒，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的體積比為1-4: 1,兩種顆粒與橡膠的體 積比為2: 8-6: 4，混煉8~12 min后，在兩種顆粒與橡膠形成的復合體中加入占橡膠 質(zhì)量1. 5 ~ 3%的硫磺，30 ~ 35。C條件下混煉7 ~ 10min,接著在150 ~ 160。C硫化得到電磁 屏蔽橡膠復合材料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁屏蔽橡膠復合材料的制備方法，其特征是所述橡膠 為丁苯橡膠或丁基橡膠。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有良好電磁屏蔽性能的橡膠復合材料及其制備方法，該材料具有成本低，電磁屏蔽性能高的特點。該復合材料在橡膠基體中均勻分布著鎂合金粒和涂覆有聚苯胺層的鐵氧體復合顆粒，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒的體積比為1～4∶1，鐵氧體復合顆粒和鎂合金粒在復合材料中的體積百分比為20～60％；鐵氧體復合顆粒由有機外層和內(nèi)核構(gòu)成，有機外層為聚苯胺，內(nèi)核為鐵氧體，有機外層厚為2～10μm，鐵氧體為氧化鐵和鍶鐵氧體的混合物，鐵氧體的尺寸為2～5mm，氧化鐵和鍶鐵氧體的體積比為1∶9～2∶8；鎂合金粒的成分為2～12％Al，1～5％Zn，0.05～0.5％Cu，0.01～0.05％Sn，余量為Mg，鎂合金粒的尺寸為2～5mm。
文檔編號C08L23/22GK101503534SQ20091002491
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者玲 王, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學