[发明专利]一种发泡型电磁屏蔽橡胶及其制备方法和应用

说明书

本发明属于发泡橡胶制备技术领域，公开了一种发泡型电磁屏蔽橡胶及其制备方法和应用。该发泡型电磁屏蔽橡胶由以下按质量份数计的原料制备而成：橡胶100份、炭黑10～30份、延展碳纳米管/炭黑化学键合导电填料3～8份、金属粉体I 2～10份、金属粉体II 4～20份、发泡剂5～20份、发泡助剂5～20份，硫化剂1份，促进剂0.5份，偶联剂0.3份，增塑剂5份，润滑剂1份。该电磁屏蔽橡胶在10KHz～20MHz的测试范围内有极高的电磁屏蔽效能；本发明填料添加量较少，发泡后能获得较好的发泡比，橡胶层表面致密，无破裂泡口缺陷；该电磁屏蔽橡胶在具有极佳的同时具有优良的力学性能和加工性能。

技术领域

本发明属于发泡橡胶制备技术领域，具体涉及一种发泡型电磁屏蔽橡胶及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的进步，利用电磁波传播信息已成为重要的信息传递方式，人类对电磁波频段的应用越来越宽，由于不同频段的电磁波间的干扰性，对重要信息元器件间进行一定的电磁屏蔽已成为重要的需求。交联的橡胶材料是一种柔性的网状材料，具有高阻尼性和耐热性，在高频电磁屏蔽领域具有独特的优势。橡胶发泡技术已经有80多年的历史，目的是通过化学或物理的方法在硫化橡胶内形成贯穿或封闭的气孔。通过橡胶发泡技术能有效的对橡胶制品减重。开发新轻质高强的电磁屏蔽橡胶，在确保电磁屏蔽的同时，进一步有效减重，保持橡胶材料的高阻尼特征已成为重要的产品趋势。

发泡橡胶的应用面广泛，通用和特种橡胶都能用于制备发泡橡胶，利用二氧化碳、氮气等气体进行发泡或使用偶氮二酰胺、二亚硝基五次甲基四胺等进行化学分解气化发泡的技术方案已经非常成熟，在专利CN201210283190.3，CN200810035999.8，CN201280009636.1，CN200880019750.6等中以被广泛报道。从发泡橡胶功能化角度看，将其应用在电磁屏蔽领域仍有其独特的优势。

目前电磁屏蔽橡胶主要选择金属粉末，碳系填料作为电磁屏蔽填料，通过在开炼机或密炼机中进行混炼的方法可以制备具有电磁屏蔽性能的复合材料。如专利CN101503034 B，CN 103602027 A，CN 200710039852.1，CN201310316795.2都提及使用金属铁粉、镍粉、银粉制备导电磁屏蔽橡胶，专利CN201510024379.4，CN201610318779.0，CN201310538043.0都提及采用碳材料如炭黑、碳纳米管、石墨烯等碳材料制备电磁屏蔽橡胶填料。使用金属粉或直接添加碳材料，需要在较高的填充量才能获得较好的电磁屏蔽性能，但此时高填充橡胶的硬度高，阻尼性大幅下降。同时金属的铁粉、镍粉在加工过程中易发生氧化，金属银粉、碳纳米管、石墨烯等填料价格昂贵，着一些问题都限制了此类电磁屏蔽橡胶的应用。

为解决现有困难，科研人员采用了多种手段来改善电磁屏蔽橡胶的性能。如专利CN201110151700.7中提及采用银包铜粉和镀银玻纤并用的方法改善填料的导电性，专利CN201110086980.8介绍利用回收的短切碳纤作为导电剂改善橡胶的强度和电磁屏蔽性能。这些利用不同长径比的材料进行混杂的填充方法虽能在一定程度上改善橡胶材料的导电性能，但对生热耗散的性能的影响有限。

同时大量研究者力图使用石墨烯、碳纳米管等高热导率的碳纳米材料改善复合材料的导热性能。碳纳米材料作为新兴的功能材料，其作为导电填料的使用已被各类文献广泛报道，特别是在低填充量下，复合材料的电导率能得到极大的提升而受到研究的关注。虽然此类导电磁屏蔽材料具有较高的电导率，但仍存在内生热耗散的问题，高填充量下高硬度低阻尼，价格昂贵的缺点。为克服填充后来带的导电性问题，使用含导电材料包覆无机颗粒作为导电组分是目前主要的技术方法，如专利CN201310627828.5提出使用镀镍玻璃纤维，专利CN201210588895.6提出使用镀镍二氧化硅，以减少金属粉体的填充量，但不可避免的是导热性的降低。