一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠材料及其制造方法，屬于有機(jī)高分子/金屬?gòu)?fù)合材料制備和化學(xué)加工領(lǐng)域。本發(fā)明以硅橡膠彈性體為基礎(chǔ)，采用鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉增強(qiáng)材料的導(dǎo)磁性能及導(dǎo)電性能，從而提高復(fù)合材料綜合力學(xué)性能及電磁屏蔽性能，該材料從200KHz至10GHz頻段均具有較好的電磁屏蔽性能，可以應(yīng)用于變電站電磁屏蔽，其良好的強(qiáng)度及韌性可滿足材料安裝的施工工藝。
【專利說(shuō)明】一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠及制造方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合高分子材料領(lǐng)域，具體講涉及一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠及其制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著我國(guó)電網(wǎng)超高壓、特高壓輸電的大規(guī)模應(yīng)用和智能輸變電技術(shù)的推廣，電網(wǎng)輸電電壓等級(jí)不斷提高，變電站/換流站內(nèi)的電磁干擾問(wèn)題日益突出。這樣，在有限的空間環(huán)境內(nèi)，一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間如何實(shí)現(xiàn)有效屏蔽和兼容已日漸受到關(guān)注。保護(hù)和控制等二次設(shè)備將處于更加惡劣的電磁環(huán)境中，對(duì)電磁兼容性特別是電磁干擾的抑制提出了越來(lái)越高的要求。
[0003]硅橡膠是以(-S1- O - )n為主鏈、側(cè)基為有機(jī)基團(tuán)構(gòu)成的線性半無(wú)機(jī)高分子聚合物，具有耐熱、耐寒和脫模性能好，無(wú)生理活性等特點(diǎn)。同時(shí)又因?yàn)椴缓浕瘎⒃鏊軇┗蛄蚧龠M(jìn)劑、防老劑等，不會(huì)泄露起霧造成環(huán)境污染，因此是最合適的電子部件材料。近來(lái)，抗電磁干擾用屏蔽橡膠被越來(lái)越多的應(yīng)用于高度完整的商用電子，計(jì)算機(jī)、通訊、醫(yī)療設(shè)備中。
[0004]金屬具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，是制備高導(dǎo)電硅橡膠的重要填料。常見(jiàn)的金屬顆粒主要有鋁粉、銅粉、鎳粉、鐵粉、銀粉以及金粉，但鋁粉、鐵粉、鎳粉等在空氣中易氧化，從而造成顆粒導(dǎo)電性能相對(duì)較低，無(wú)法作為導(dǎo)電填料使用；金粉導(dǎo)電性能優(yōu)良，但價(jià)格昂貴，也無(wú)法作為主要的導(dǎo)電填料；銀粉具有優(yōu)良的耐侯性和導(dǎo)電性，而且導(dǎo)電性與金相當(dāng)，高于銅、鋁、鎳等其它金屬，因此 近年來(lái)在電子工業(yè)中，盡管銀價(jià)格昂貴，還是被用來(lái)作為導(dǎo)電橡膠或者導(dǎo)電涂料的高性能導(dǎo)電填料。為了降低成本，近年來(lái)粉末化學(xué)鍍銀技術(shù)迅速逐漸發(fā)展起來(lái)。由于鍍銀顆粒表面銀層固有體積電阻相當(dāng)小，從而降低了整個(gè)顆粒的體積電阻，使得導(dǎo)電填料不僅具有銀的高導(dǎo)電性，而且成本較低，密度一般要小于銀粉。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?00910056933.1、發(fā)明名稱為一種熱固化現(xiàn)場(chǎng)成型高導(dǎo)電硅橡膠組合物及其應(yīng)用中公開(kāi)了
[0006]專利號(hào)為200710039852.1、發(fā)明名稱為一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠及其制造方法中公開(kāi)了一種具有電磁屏蔽性能的倒掉硅橡膠，在有機(jī)硅橡膠基體內(nèi)填加導(dǎo)電、導(dǎo)磁介質(zhì)制成，導(dǎo)電、導(dǎo)磁介質(zhì)包括銀粉30 - 70wt%、鎳粉O - 40wt%、磁粉O - 40wt%。
[0007]在北京航空材料研究院李根華等撰寫(xiě)的題為《鍍銀銅粉填充型導(dǎo)電硅橡膠的研究》一文中采用乙烯基三過(guò)氧叔丁基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)鍍銀銅粉進(jìn)行表面處理，可改善膠料的混煉公益性，提高鍍銀銅粉的填加量和鍍銀銅粉與硅橡膠的結(jié)合力，使表層鍍銀顆粒不易脫離，相應(yīng)的提高了硅橡膠的導(dǎo)電穩(wěn)定性，其導(dǎo)電橡膠的體積電阻率為
0.0082 - 0.0089 Ω.cm。
[0008]在這些報(bào)道中，有以銀為填料的導(dǎo)電橡膠，也有關(guān)于銀粉、鎳粉、炭黑、不銹鋼纖維作為填料的報(bào)道，但都已導(dǎo)電性為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不能在較寬的電磁波頻帶內(nèi)得到良好的屏蔽效果或抗干擾能力?！?br/>【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0009]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處而提供的一種屏蔽效能高，耐環(huán)境性能好，工藝簡(jiǎn)單的具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠及其制作方法。
[0010]用于變電站電磁屏蔽的導(dǎo)電硅橡膠材料及其制造方法。
[0011]本發(fā)明提供了一種用于變電站電磁屏蔽的導(dǎo)電硅橡膠材料及其制造方法，所要解決的主要問(wèn)題是改善硅橡膠與金屬導(dǎo)電、導(dǎo)磁粉末的界面相容性，并使材料在具有一定力學(xué)性能的前提下從200KHZ至IOGHz頻段均具有較好的電磁屏蔽性能。本發(fā)明所述的制備方法采用開(kāi)煉混合后模壓成型的方法制備電磁屏蔽復(fù)合材料，可以使金屬導(dǎo)電、導(dǎo)磁粉末在娃橡膠中均勻分散，無(wú)析出效應(yīng)，并擁有良好電磁屏蔽能力。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0013]—種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電娃橡膠，在娃橡膠基體內(nèi)添加交聯(lián)劑，導(dǎo)電、導(dǎo)磁介質(zhì)制成，其特征在于所述硅橡膠基體:交聯(lián)劑:導(dǎo)電介質(zhì):導(dǎo)磁介質(zhì)的質(zhì)量比為10:0.1~1:300 ~600:300 ~600。
[0014]本發(fā)明的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其中，硅橡膠基體包括:羥基硅橡月父、乙烯基娃橡I父、烷氧基娃橡膠。
[0015]本發(fā)明的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其中，交聯(lián)劑包括:異氰酸酯、有機(jī)過(guò)氧化物、脂肪族偶氮化合物。
[0016]本發(fā)明的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其中，導(dǎo)電介質(zhì)包括: [0017]導(dǎo)磁介質(zhì)包括:
[0018]一種制備本發(fā)明的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠的方法，按下述步驟操作:
[0019]I)將娃橡膠基體，交聯(lián)劑，導(dǎo)電和導(dǎo)磁介質(zhì)在雙棍開(kāi)煉機(jī)上混煉0.5~1.5h,溫度為 50°C~150°C ；
[0020]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于80°C~180°C，5~20MPa模壓成型。
[0021]本發(fā)明的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其中，硅橡膠基體為羥基硅橡膠。
[0022]本發(fā)明的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其中，導(dǎo)電介質(zhì)為鍍銀銅粉，導(dǎo)磁介質(zhì)為鍍銀鎳粉，交聯(lián)劑為異氰酸酯。
[0023]本發(fā)明的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其中，鍍銀鎳粉的粒徑為0.5~10 μ m,鍍層厚度為0.1~5 μ m。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的成分設(shè)計(jì)中采用了鍍銀鎳粉銀粉和鍍銀銅粉的復(fù)合添加物，以達(dá)到寬頻范圍內(nèi)高的屏蔽效能，滿足對(duì)導(dǎo)電彈性體寬頻段的電磁屏蔽要求，該種橡膠具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能。
[0025]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0026]1、本發(fā)明在用羥基硅橡膠取代傳統(tǒng)的乙烯基硅橡膠，并在復(fù)合材料體系基礎(chǔ)上加入異氰酸酯交聯(lián)劑，提高其強(qiáng)度；
[0027]2、向材料體系中同時(shí)加入具有高導(dǎo)磁能力的鍍銀鎳粉及具有高導(dǎo)電能力的鍍銀銅粉，使材料的導(dǎo)電能力及導(dǎo)磁能力同時(shí)提高；[0028]3、本發(fā)明所述的制備方法采用開(kāi)煉機(jī)混煉使金屬粉末在硅橡膠中充分混合后，經(jīng)模壓成型制得成品，可以使金屬粉末均勻分散并不發(fā)生析出；
[0029]4、本發(fā)明可使材料同時(shí)具有較高的導(dǎo)電能力及導(dǎo)磁能力；
[0030]5、本發(fā)明所制得的導(dǎo)電硅橡膠材料的拉伸強(qiáng)度> 2.2MPa，邵氏硬度> 71，斷裂伸長(zhǎng)率≥106%，在200kHz~IOGHz電磁波范圍內(nèi)具有≥61dB的屏蔽能效；
[0031]6、現(xiàn)固化現(xiàn)場(chǎng)成型高導(dǎo)電硅橡膠，其主要功能是在導(dǎo)電表面之間提供低阻抗，柔性連接和環(huán)境密封性能，直接用于基站中模塊的屏蔽部位。與傳統(tǒng)導(dǎo)電橡膠相比，在減少材料消耗，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、降低制造和裝配成本、滿足苛刻的裝配空間限制、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的性價(jià)比等方面，有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
【【具體實(shí)施方式】】
[0032]下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]實(shí)施例1
[0034]1)將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉按100:1:300:300的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉lh，溫度為80°C ；
[0035]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于100°C，SMPa模壓成型。
[0036]實(shí)施例2
[0037]I)將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉按100:4:300:450的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉lh，溫度為100°C ；
[0038]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于120°C，5MPa模壓成型。
[0039]實(shí)施例3
[0040]1)將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉按100:8:300:600的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉0.5h，溫度為120°C ；
[0041]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于180°C，5MPa模壓成型。
[0042]實(shí)施例4
[0043]1)將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉按100:2:450:300的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉1.5h，溫度為80°C ；
[0044]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于100°C，5MPa模壓成型。
[0045]實(shí)施例5
[0046] 1 )將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉按100:5:450:450的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉lh，溫度為120°C ；
[0047]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于180°C，5MPa模壓成型。
[0048]實(shí)施例6
[0049]1)將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉按100:10:450:600的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉lh，溫度為100°C ；
[0050]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于120°C，5MPa模壓成型。
[0051]實(shí)施例7
[0052]1 )將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉按100:10:600:450的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉lh，溫度為120°C ；[0053]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于180°C，5MPa模壓成型。
[0054]實(shí)施例8
[0055]I)將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀鎳粉及鍍銀銅粉按100:8:600:600的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉lh，溫度為120°C ；
[0056]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于180°C，5MPa模壓成型。
[0057]比較例1:
[0058]I)將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀銅粉按100:4:600的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉lh，溫度為120。。；
[0059]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于180°C，5MPa模壓成型。
[0060]比較例2:
[0061]I)將羥基硅橡膠、異氰酸酯、鍍銀鎳粉按100:4:600的配比在雙輥開(kāi)煉機(jī)上混煉lh，溫度為120。。；
[0062]2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于180°C，5MPa模壓成型。
[0063]使用乙烯基硅橡膠為基體，將雙二五作為交聯(lián)劑，加入適量的鍍銀鎳粉，開(kāi)煉后硫化成型。
[0064]上述材料I和對(duì)比例I的產(chǎn)品性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，其中:拉伸性能由深圳市新三思材料檢測(cè)有限公司生產(chǎn)的SANS微機(jī)控制萬(wàn)能力學(xué)測(cè)試試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)采用IS0527-2:1993，拉伸速度為 50mm/min。
[0065]屏蔽能力測(cè)試采用北京綠色天波防護(hù)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的EM-3030B電磁場(chǎng)測(cè)試儀。
[0066]表1性能測(cè)試結(jié)果
[0067]
【權(quán)利要求】
1.一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，在硅橡膠基體內(nèi)添加交聯(lián)劑，導(dǎo)電、導(dǎo)磁介質(zhì)制成，其特征在于所述硅橡膠基體:交聯(lián)劑:導(dǎo)電介質(zhì):導(dǎo)磁介質(zhì)的質(zhì)量比為10:0.1~1:300 ~600:300 ~600。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述硅橡膠基體包括:羥基娃橡I父、乙烯基娃橡I父、烷氧基娃橡膠。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述交聯(lián)劑包括:異氰酸酯、有機(jī)過(guò)氧化物、脂肪族偶氮化合物。
4.如利要求I所述的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述導(dǎo)電介質(zhì)包括:銀粒子、鍍銀粒子、鍍銀玻璃纖維； 所述導(dǎo)磁介質(zhì)包括:鎳粒子、鍍鎳粒子、鍍鎳玻璃纖維。
5.一種制備如權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電娃橡膠的方法，按下述步驟操作: 1)將娃橡膠基體，交聯(lián)劑，導(dǎo)電和導(dǎo)磁介質(zhì)在雙棍開(kāi)煉機(jī)上混煉0.5~1.5h,溫度為50°C~150°C ； 2)將步驟I中經(jīng)混煉的復(fù)合材料置于平板硫化機(jī)中于80°C~180°C，5~20MPa模壓成型。
6.如權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述硅橡膠基體為羥基娃橡膠。
7.如權(quán)利要求1所述的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述導(dǎo)電介質(zhì)為鍍銀銅粉，導(dǎo)磁介質(zhì)為鍍銀鎳粉，交聯(lián)劑為異氰酸酯。
8.如權(quán)利要求7所述的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述鍍銀鎳粉的粒徑為0.5~10 μ m，鍍層厚度為0.1~5 μ m。
9.如權(quán)利要求7所述的一種具有電磁屏蔽性能的導(dǎo)電硅橡膠，其特征在于所述鍍銀銅粉的粒徑為0.5~10 μ m，鍍層厚度為0.1~5 μ m。
【文檔編號(hào)】C08K13/02GK103602072SQ201310627828
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】陳川, 聶京凱, 樊超, 韓鈺, 陳新 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院