专利名称：一种电磁屏蔽橡胶复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种含磁体/镁合金粒的橡胶基复合材料及其制备方法，具体涉及一种具 有良好电磁屏蔽性能的橡胶复合材料，属于复合材料技术领域。二、 背景技术为了有效提高橡胶材料屏蔽外磁场等的干扰，使橡胶材料具有一定的功能性如阻尼 性，人们分别提出了一些导电橡胶和阻尼橡胶。200710039852.1号专利申请提供了 一种具有电磁屏蔽性能的导电硅橡胶，该橡胶是 在有;fe^橡g体内填加导电、导磁介质而制成的，所述的导电、导磁介质包括银粉30-70wt % 、镍粉0 ~ 40wt % 、磁粉0 - 40wt % 。该技术保证了有才A^:橡胶原有的耐环境性能、 力学性能，又能满足宽频段、高屏蔽效能的抗干扰和电磁屏蔽性能要求。但由于使用了大 量的银粉和镍粉，使材料的成本大大提高。三、
发明内容
解决问题本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有良好电磁屏蔽性能的橡胶复合材料， 该材料具有成本低，电》兹屏蔽性能高的特点。 .本发明的另一目的是提供上述复合材料的制备方法，该制备方法生产成本低，适于大 批量工业化生产。技术方案一种电磁屏蔽橡胶复合材料，在橡胶基体中均匀分布着镁合金粒和涂覆有聚苯胺层的 铁氧体复合颗粒，铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为1~4: 1,铁氧体复合颗粒和镁 合金粒在复合材料中的体积百分比为20 ~ 60%;铁氧体复合颗粒由有机外层和内核构成， 有机外层为聚苯胺，内核为铁氧体，有机外层厚为2-10 (am,铁氧体为氧化铁和锶铁氧 体的混合物，铁氧体的尺寸为2-5誦，氧化铁和锶铁氧体的体积比为1: 9-2: 8;镁合 金粒的成分为2 ~ 12% Al, 1 ~ 5°/。Zn , 0. 05 ~ 0. 5°/。Cu， 0. 01 ~ 0. 05%Sn，余量为Mg,镁 合金粒的尺寸为2 ~ 5mm所述橡MJ^体为丁苯橡"tt体或丁基橡g体。 一种电磁屏蔽橡胶复合材料的制备方法，其特征是制备步骤如下a、 将聚苯胺粉末混入幾基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂质量的 55% ~ 66% ,加入占羟基丙烯酸树脂质量1. 5% ~ 2. 5%的混合稀释剂，混合稀释剂中乙酸丁 酯与二曱苯的体积比为2: 8-3: 7，快速搅拌10-15 min后即得到M均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料，然后将依次经碱洗、酸洗后干燥的尺寸为2 ~ 5mm的铁氧体浸入聚苯胺-丙烯 酸涂料1 ~ 3min后捞出，在135 ~ 145。C干燥得到铁氧体复合颗粒；其中铁氧体为氧化铁 和锶铁氧体的混合物，氧化铁和锶铁氧体的体积比为1: 9-2: 8;氧化铁是Fe203;锶铁 氧体是SrO 6Fe203。b、 然后按照质量百分含量为2~12%A1、 1-5°/ Zn、 0. 05 ~ 0. 5%Cu、 0. 01 ~ 0. 05%Sn、 其余为Mg的配比进行配料，先上述配好的纯Al锭、纯Mg锭、纯Cu片、纯Zn锭、Sn锭在SF6保护气氛中一起加热熔化，当温度升至715 ~ 730。C时，保温10-15分钟后冷却得到镁合金，通过切削加工方法将镁合金加工成尺寸为2-5mm的镁合金粒；c、 接着在125 - 135。C条件下对橡胶进行塑炼4-6迈in后，在橡胶中加入铁氧体复 合颗粒和镁合金粒，铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为1-4: 1,两种颗粒与橡胶的 体积比为2: 8-6: 4,混炼8~12 min后，在两种颗粒与橡胶形成的复合体中加入占橡 胶质量1. 5 ~ 3%的硫磺，30 - 35。C条件下混炼7-10min,接着在150~160 。C石克化得到电 磁屏蔽橡胶复合材料。所述橡胶采用丁,胶基体或丁基橡g体。 本发明的有益效果本发明的电磁屏蔽橡胶复合材料仅使用普通材料镁合金、铁氧体和聚苯胺，避开了 贵重的材料，因此成本低。电磁屏蔽是为了消除或抑制电磁场耦合引起的干扰，其基本原 理是,采用低电阻值的导体材料，利用电磁波在屏蔽导体表面的反射，以及在导体内部的吸 收及传输过程的损耗而产生屏蔽作用。本发明的电磁屏蔽橡胶复合材料具有高的电磁屏蔽性能，由于橡胶复合材料中有良 好的导磁体和导电体。该材料较高的导电性能来自铁氧体表面的导电涂层和镁合金，聚苯 胺有类似金属的导电特性，而且镁合金是金属，也具有相当导电率。铁氧体的作用可以抑 制高频范围的电磁干扰。从以上各方面可见，本发明的橡胶复合材料具有成本低、电磁屏蔽性能高、功能多 等优点。四、 附图i兑明
图1为本发明电磁屏蔽橡胶复合材料的电镜组织。图中，白亮块为镁合金粒，灰色块为铁氧体颗粒，它们沉积在黑色橡月錄体上。五具体实施方式
实施例一本发明电磁屏蔽橡胶复合材料的制备方法，制备步骤如下a、 将聚苯胺粉末混入雍基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂质量的60%, 加入占幾基丙烯酸树脂质量2%的混合稀释剂，混合稀释剂中乙酸丁酯与二甲苯的体积比 为2.5: 7.5，以800 - 1200r/迈in的速度快速搅拌15 min后即得到^t均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料，然后将依次经碱洗、酸洗后的干燥的尺寸为2 ~ 5mm的铁氧体浸入聚苯胺-丙 烯酸涂料1 ~ 3min后捞出，在14(TC干燥得到铁氧体复合颗粒；其中铁氧体为氧化铁和锶 铁氧体的混合物，氧化铁和锶铁氧体的体积比为1: 9，氧化铁是Fe203;锶铁氧体是 SrO. 6Fe203。其中碱洗的洗液成分为25 g/L的NaOH溶液，处理温度为60 。C ，处理时间 lmin左右；酸洗的洗液为15 g/L的磷酸二氬铵NH4H2P04溶液，处理温度为常温，处理时间1 min左右。b、 然后按照质量百分含量为10°/ Al、 4%Zn、 0. 5%Cu、 0. 04°/。Sn、其余为Mg的配比进 行配料，先上述配好的纯A1锭、纯Mg锭、纯Cu片、纯Zn锭、Sn锭在SF6保护气氛中一 起加热熔化，当温度升至715 ~ 730'C时，保温10-15分钟后冷却得到镁合金，通过切削 加工方法将镁合金加工成尺寸为2 ~ 5mm的镁合金粒；c、 接着在125。C条件下对丁基橡胶进行塑炼4min后，在橡胶中加入铁氧体复合颗粒 和镁合金粒，铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为1: 1,两种颗粒与丁基橡胶的体积 比为6: 4,混炼10min后，在两种颗粒与丁基橡胶形成的复合体中加入占丁基橡胶质量 2%的硫磺，在32。C条件下混炼10min，接着在155。C硫化得到电磁屏蔽橡胶复合材料。实施例二本发明电磁屏蔽橡胶复合材料的制备方法，制备步骤如下a、将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占雍基丙烯酸树脂质量的 55% ,加入占羟基丙烯酸树脂质量2. 5。/。的混合稀释剂，混合稀释剂中乙酸丁酯与二甲苯 的体积比为3: 7,以800 ~ 1200r/min的速度快速搅拌10 ~ 15 min后即得到分散均匀的5聚苯胺-丙烯酸涂料，然后将依次经碱洗、酸洗后的干燥的尺寸为2 ~ 5mm的铁氧体浸入聚 苯胺-丙烯酸涂料l 3rain后捞出，在135 - 145 。C干燥得到铁氧体复合颗粒；其中铁氧 体为氧化铁和锶铁氧体的混合物，氧化铁和锶铁氧体的体积比为2: 8,氧化铁是Fe203; 锶铁氧体是SrO. 6Fe203。其中碱洗的洗液成分为25 g/L的NaOH溶液，处理温度为60 'C， 处理时间1 min左右；酸洗的洗液为15 g/L的磷酸二氢铵NH4H2P04溶液，处理温度为常温，处理时间1 min左右。b、 然后按照质量百分含量为2% Al、 l%Zn、 0. 05%Cu、 0. 03%Sn、其余为Mg的配比进 行配料，先上迷配好的纯A1锭、纯Mg锭、纯Cu片、纯Zn锭、Sn锭在SF6保护气氛中一 起加热熔化，当温度升至715 - 730。C时，保温10-15分钟后冷却得到4美合金，通过切削 加工方法将镁合金加工成尺寸为2 ~ 5mrn的镁合金粒；c、 接着在130。C条件下对丁M胶进行塑炼4-6min后，在丁苯橡胶中加入铁氧体 复合颗粒和镁合金粒，铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为4: 1,两种颗粒总体积与 丁苯橡胶的体积比为2: 8，混炼8-12 min后，在两种颗粒与丁苯橡胶形成的复合体中 加入占丁苯橡胶质量1.5- 3%的硫磺，在30 ~ 35 。C条件下混炼7 ~ 10min，接着在150 ~ 160 。C硫化得到电磁屏蔽橡胶复合材料。实施例三该实施例中的质量百分含量的取值范围，表示原料的可以该含量范围内任 取质量，该实施例可以形成多种组合关系。一种电磁屏蔽橡胶复合材料的制备方法，制备步骤如下a、 将聚苯胺粉末混入轻基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂质量的 55%-66% ,加入占羟基丙烯酸树脂质量.5%~2. 5%的混合稀释剂，混合稀释剂为乙酸丁 酯与二曱苯按体积比2: 8 ~ 3: 7组成的混合物，以800 ~ 1200r/min的速度快速搅拌10 ~ 15 min后即得到M均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料，然后将依次经碱洗、酸洗后的干燥的尺 寸为2~5咖的铁氧体浸入聚苯胺-丙烯酸涂料1-3min后捞出，在135 - 145 。C干燥得到 铁氧体复合颗粒；其中铁氧体为氧化铁和锶铁氧体的混合物，氧化铁和锶铁氧体的体积比 为1: 1: 9-2: 8,氧化铁是Fe203;锶铁氧体是SrO. 6Fe203。其中石威洗的洗液成分为25 g/L的NaOH溶液，处理温度为60 °C,处理时间1 min左右；酸洗的洗液为15 g/L的磷 酸二氪铵NH4H2P04溶液，处理温度为常温，处理时间lmin左右。b、 然后按照质量百分含量为2 ~ 12°/。 Al、 1 ~ 5%Zn、 0. 05 ~ 0. 5%Cu、 0. 01 ~ 0. 05%Sn、 其余为Mg的配比进行配料，先上述配好的纯Al锭、纯Mg锭、纯Cu片、纯Zn锭、Sn锭在SFJ呆护气氛中一起加热熔化，当温度升至715 ~ 730'C时，保温10 ~ 15分钟后冷却得 到镁合金，通过切削加工方法将镁合金加工成尺寸为2 ~ 5mm的镁合金粒；
c、接着在125-135。C条件下对橡胶进行塑炼4~6 min后，在橡胶中加入铁氧体复 合颗粒和镁合金粒，铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为1-4: 1,两种颗粒总体积与 橡胶的体积比为2: 8-6: 4，混炼8 ~ 12氾in后，在两种颗粒与橡胶形成的复合体中加 入占橡月媒量1.5- 3%的硫磺，在30 - 35 。C条件下混炼7 ~ 10min，接着在150 ~ 160 。C 硫化得到电磁屏蔽橡胶复合材料。
实验数据
下表为橡胶复合材料指标参数，其中对比材料为现有技术的产品，产品1一产品4为采 用本发明技术所得到的电磁屏蔽橡胶复合材料。
合金编号材料类型电磁屏蔽效能/dB (10k-18GHz)
对比材料200710039852. l号专利申请得到的产品，其中银 粉30 70wt0/。、镍粉0-40wt0/0、磁粉0-40wt0/063. 2-71. 8
产品l镁合金粒成分为2% Al, l%Zn , 0. 05%Cu， 0. 03%Sn，其余为Mg,铁氧体复合颗粒和镁合金粒的 体积比为4: 1,铁氧体复合颗粒和镁合金粒在复合 材料中占的体积百分比为20%。基体为丁苯橡胶。 (实施例二制备的产品)61. 9-76. 5
产品2镁合金粒成分为10°/。 Al, 4°/。Zn ， 0. 5°/。Cu, 0. 04y。Sn,其余为Mg,铁氧体复合颗粒和镁合金粒 的体积比为l: 1,铁氧体复合颗粒和镁合金粒在复 合材料中占的体积百分比为25%。基体为丁苯橡胶。68. 4-81. 2
产品3镁合金粒成分为2% Al, l%Zn ， 0. 05°/。Cu， 0. 03%Sn,其余为Mg,铁氧体复合颗粒和镁合金粒的 体积比为4: 1，铁氧体复合颗粒和镁合金粒二者在 复合材料中占的体积百分比为50%。基体为丁基橡 胶73. 8-87. 5
74美合金津立成分为10% A1 ， 4%Zn, 0. 5%Cu, 0. 04%Sn,
其余为Mg,铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为
产品41: 1，铁氧体复合颗粒和镁合金粒在复合材料中占79. 5-96. 3
的体积百分比为60%。基体为丁基橡胶(实施例一
制备的产品)。
由上表可见，本发明的电磁屏蔽橡胶复合材料中Al 、 Cu、 Zn等元素含量提高，有利 于材料的电磁屏蔽效能的提高，这和这些元素提高镁合金的导电性有关系。但是超出了本 发明合金成分的用量范围，合金中的化合物尺寸会变大，因化合物的导电性差，因而使材 料导电性降低即电磁屏蔽效能降低。
本发明的电磁屏蔽橡胶复合材料中铁氧体复合颗粒和镁合金粒在橡胶中的体积百分 比提高，利于材料的电磁屏蔽效能的提高。铁氧体复合颗粒和镁合金粒的混合物中，镁合 金粒比例的提高，利于材料的电磁屏蔽效能的提高。这是因为导电体数量增多利于材料的 导电性提高所致。但是如果复合粒含量超出了本发明的含量范围，复合粒数量多而导致橡 胶难以均匀包覆在颗粒表面，形成了复合材料大量缺陷，不仅导致材料的力学性能降低， 也使材料的导电性下降即电磁屏蔽效能降低。在铁氧体复合颗粒和镁合金粒的混合物中， 镁合金粒比例的过高，铁氧体复合颗粒减少，会降低材料在高频范围的抗电磁干扰能力。
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权利要求
1、一种电磁屏蔽橡胶复合材料，其特征是在橡胶基体中均匀分布着镁合金粒和涂覆有聚苯胺层的铁氧体复合颗粒，铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为1～4∶1，铁氧体复合颗粒和镁合金粒在复合材料中的体积百分比为20～60％；铁氧体复合颗粒由有机外层和内核构成，有机外层为聚苯胺，内核为铁氧体，有机外层厚为2～10μm，铁氧体为氧化铁和锶铁氧体的混合物，铁氧体的尺寸为2～5mm，氧化铁和锶铁氧体的体积比为1∶9～2∶8；镁合金粒的成分为2～12％Al，1～5％Zn，0.05～0.5％Cu，0.01～0.05％Sn，余量为Mg，镁合金粒的尺寸为2～5mm。
2、 根据权利要求1所述的电磁屏蔽橡胶复合材料，其特征是所述橡月交基体为丁苯 橡脱基体或丁基橡脱基体。
3、 一种电磁屏蔽橡胶复合材料的制备方法，其特征是制备步骤如下a、 将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂质量的55% ~ 66% ，加入占幾基丙烯酸树脂质量1. 5%~2. 5°/。的混合稀释剂，混合稀释剂中乙酸丁酯与 二甲苯的体积比为2: 8-3: 7,快速搅拌10-15 min后即得到介軟均匀的聚苯胺-丙烯 酸涂料，然后将依次经碱洗、酸洗后干燥的尺寸为2 ~ 5mm的铁氧体浸入聚苯胺-丙烯酸涂 料1 ~ 3min后撈出，在135 - 145。C干燥得到铁氧体复合颗粒；其中铁氧体为氧化铁和锶 铁氧体的混合物，氧化铁和锶铁氧体的体积比为1: 9-2: 8;b、 然后按照质量百分含量为2 ~ 12% Al、 1 - 5%Zn、 0. 05 ~ 0. 5%Cu、 0. 01 ~ 0. 05%Sn、 其余为Mg的配比进行配料，将上述配好的纯A1锭、纯Mg锭、纯Cu片、纯Zn锭、Sn锭在SF6保护气氛中一起加热熔化，当温度升至715 - 730。C时，保温10-15分钟后冷却得到镁合金，通过切削加工方法将镁合金加工成尺寸为2-5mm的镁合金粒；c、 接着在125 ~ 135。C条件下对橡胶进行塑炼4 ~ 6 min后，在橡胶中加入铁氧体复合 颗粒和镁合金粒，铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为1-4: 1,两种颗粒与橡胶的体 积比为2: 8-6: 4，混炼8~12 min后，在两种颗粒与橡胶形成的复合体中加入占橡胶 质量1. 5 ~ 3%的硫磺，30 ~ 35。C条件下混炼7 ~ 10min,接着在150 ~ 160。C硫化得到电磁 屏蔽橡胶复合材料。
4、 根据权利要求3所述的电磁屏蔽橡胶复合材料的制备方法，其特征是所述橡胶 为丁苯橡胶或丁基橡胶。
全文摘要
本发明提供一种具有良好电磁屏蔽性能的橡胶复合材料及其制备方法，该材料具有成本低，电磁屏蔽性能高的特点。该复合材料在橡胶基体中均匀分布着镁合金粒和涂覆有聚苯胺层的铁氧体复合颗粒，铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为1～4∶1，铁氧体复合颗粒和镁合金粒在复合材料中的体积百分比为20～60％；铁氧体复合颗粒由有机外层和内核构成，有机外层为聚苯胺，内核为铁氧体，有机外层厚为2～10μm，铁氧体为氧化铁和锶铁氧体的混合物，铁氧体的尺寸为2～5mm，氧化铁和锶铁氧体的体积比为1∶9～2∶8；镁合金粒的成分为2～12％Al，1～5％Zn，0.05～0.5％Cu，0.01～0.05％Sn，余量为Mg，镁合金粒的尺寸为2～5mm。
文档编号C08L23/22GK101503534SQ20091002491
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者玲 王, 赵浩峰 申请人:南京信息工程大学