[发明专利]一种电磁屏蔽用结构型导电硅橡胶及制备

说明书

技术领域

本发明属于导电高分子复合材料，涉及一种在宽频范围内具有良好电磁屏蔽性能的结构型导电硅橡胶及制备方法，可应用于电磁屏蔽领域。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展，电子电器设备不断向集成化和微型化方向发展，由此带来的电磁干扰危害日益严重。导电硅橡胶作为一种能通过产生吸收或反射损耗有效削弱或抑制电磁干扰危害的复合型弹性体已成为目前一种新兴的电磁屏蔽材料。

导电硅橡胶是将一种或多种填充材料与高分子硅橡胶和其他助剂充分混合，经挤出成型或注射成型方法加工而成的橡胶类制品。最早出现的导电硅橡胶是以银粉作为填料制备而成的，此类复合材料由于银的加入而具有优异的导电性能。美国专利US5075038（申请日1990年6月29日，公开日1991年12月24日）公布了一种以银粉或银包覆的复合粉末为填料的导电硅橡胶，其具有很好的导电性能及热稳定性，可在连接固定两元器件的同时起到电流导通的作用。但是此类材料为了提高导电性能填充了大量填料（75wt.%银粉），而作为填料的银粉属于贵重金属，因此造成生产成本极高。专利CN102220012A（申请日：2011年6月8日，公开日：2011年10月19日）通过在含乙烯基聚二甲基硅氧烷的橡胶基体中添加52～67%银包铜粉和3～18%镀银玻璃纤维得到一种单组份导电橡胶材料。其在65～135℃的温度下硫化，体电阻率≤0.004Ω·cm，电磁屏蔽效能在20MHz～2GHz频段内≥80dB。但是，该复合材料的填充材料仍在银系填料范围内，即使通过纤维掺杂的方式尽量降低填充量，但填料比例仍占整体材料的70wt.%，导致生产成本提高。

为了降低成本，各相关企业陆续研制了各类复合型粉末填料以替代银系填料。美国专利US5910524（申请日：1997年10月6日，公开日：1999年6月8日）公布了一种以镍包石墨粉为填料的导电复合材料，其基体为含乙烯基的硅氧烷树脂、含氢的硅氧烷及铂催化剂的混合物。此单一填料填充的复合材料的体积电阻率为0.5-1Ω·cm，导电性能并不理想。基体为树脂类聚合物，属于热固性材料，不具备弹性体特性（如密封性）。专利CN102276988A（申请日：2011年6月8日，公开日：2011年12月14日）随后公开了一种以镍包石墨粉（平均粒径为50～100μm）与镍包碳纤维（直径为7～10μm，长度100～200μm）为填料，含白炭黑的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷为基体的热硫化导电硅复合橡胶。其Ni-C填料的总填充量在65～67.1wt.%范围（原文：52.5-62.5重量份含白炭黑的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷；37.5-47.5重量份的低粘度乙烯基封端聚二甲基硅氧烷；195-210重量份粒径7μm-200μm的Ni-C导电填料；0.1-0.15重量份炔醇抑制剂；2.8-3.2重量份Si-H基的线形甲基氢聚硅氧烷交联剂，氢基质量百分比0.4-0.8%；0.1-0.2重量份的卡尔斯特铂催化剂，Pt含量3000-5000ppm；0.05-1重量份的触变剂）内，属于现场成型导电橡胶，体电阻率在0.05～0.1Ω·cm范围内。该复合材料通过在镍包石墨粉中掺加镍包碳纤维来增加导电通路，降低体电阻率和填料添加量。但该专利没有报道其在电磁屏蔽方面的参数指标，因此本专利中按照公开配方制备该复合材料，并对其进行电磁屏蔽测试，结果见具体实施方式中的实验数据（对比例2）。

专利CN101503534A（申请日：2009年3月2日，公开日：2009年8月12日）公布了一种通过多种填料掺杂来提高屏蔽性能的导电复合材料。该材料的基体为丁基橡胶，填料为自制的镁合金粉和聚苯胺包覆的铁氧体颗粒，将两者均匀搅拌并用硫磺在155℃进行硫化制得。该专利实例1制得的复合材料屏蔽效能可达79.5-96.3dB。但是，镁合金粉需要按比例将金属Al、Mg、Cu、Zn、Sn在SF6的保护气氛下熔炼并切削成2～5mm粉末；聚苯胺包覆铁氧体需要用混合稀释剂分散铁氧体，经过碱洗、酸洗及干燥处理后浸入聚苯胺-丙烯酸涂料，最后进行干燥处理制得。因此，该复合材料的制备工艺复杂，不利于大批量工业生产。

除了上述通过选择不同填料来增加对电磁波的损耗以外，还可以从产品结构角度来设法提高屏蔽性能。目前，对导电橡胶进行结构设计的产品主要应用于电磁屏蔽密封圈以及机动车辆的轮胎领域。