一种电磁屏蔽材料导电橡胶用镍包覆石墨粉的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁屏蔽材料导电橡胶用镍包石墨粉的制备方法，其所述方法是石墨粉经表面除油、粗化和敏化后，经预镀银以及氢气还原镀镍，然后洗涤、抽滤和干燥，获得镍包石墨粉。本方法在镀镍层和石墨粉界面之间由于有粗化和预镀银层作为镀镍活性点的存在因而具有优异的界面结合力，且镀镍采用氢气还原方法，因此表面被还原的是纯镍层，具有比其他还原镀镍较好的导电导磁性能，所以与橡胶混炼时具有优良的耐剪切、耐挤压性能和优异的导电、导磁性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利申请涉及一种电磁屏蔽材料，特别是一种电磁屏蔽材料用导电功能粉体材 料的制备方法，属于材料
技术背景 电子线路和元器件的微型化、集成化、轻量化、数字化和高频化给我们生活带来很 多方便的同时也带来了大量的电磁污染。此外也很容易使得该被使用电子产品受到外界电 磁波干扰而出现误动、图像障碍和声音障碍等。采用电磁屏蔽材料屏蔽是主要的防范手段 之一。 导电橡胶是一种非常重要的电磁屏蔽材料，在屏蔽电磁波干扰方面，导电橡胶及 导电粘合剂可填充电子设备、仪器的缝隙，并可连接EMI屏蔽窗、通风波导等器件。导电橡 胶主要由橡胶和导电填料组成，常用的导电填料有纯银粉、银包铜粉、银包铝粉、银包玻璃 粉、镍包铜粉、镍包石墨粉等。纯银粉作为导电填料的导电化合物导电性好、耐氧化性好，但 由于银粒子迀移及价格昂贵而限制了其使用范围。为了克服纯银粉的缺陷，先后开发了银 包铜粉、银包铝粉、银包玻璃粉等导电复合粉。然而含银系的导电复合粉虽然比纯银粉价格 便宜，但是随着最近国际银价的起伏比较大，终究含银系导电复合粉的价格还是较高，且银 系导电复合粉不具有导磁性，因此磁屏蔽效果较差。镍是一种兼具导电和导磁的金属材料， 因此将镍作为廉价的导电导磁屏蔽材料成为最近几年研究的热门。石墨粉具有优良的稳定 性、导电性和廉价性，将镍包覆在石墨粉的表面制备成导电石墨粉兼具良好的导电导磁性 能和质轻的特点，越来越受到人们的重视。 目前，金属包覆型导电复合粉的制备方法主要有溶胶一凝胶法、化学气相沉积法、 化学镀法、电镀法、热分解一还原法、球磨法等，而化学镀法是目前应用的比较广泛和成熟 的一种方法。传统的化学镀镍工艺比较成熟，但在无机物粉体表面镀镍最近几年才逐渐成 为关注的重点。镍包覆石墨粉主要通过还原法制备，由还原剂提供电子将溶液中的金属镍 离子还原，沉淀在无机非金属粉体基材的表面形成金属镍镀层。在一般情况下还原法镀镍 要求基材表面具有自催化活性，而石墨粉是一种稳定性极高的材质，因此表面不具备自催 化的能力，因此需在表面进行活化处理，提高其表面活性，才能将氢气还原的镍单质很好的 沉积在活性点上，并逐步生长形成包覆于石墨层表面连续致密的具有一定厚度的镍层。 屈战民将石墨粉经过除油（3. 4% 6501和1. 7% TX-10)、HN0 3浸蚀、SnCl 2敏化和 PdCl2活化，再采用次磷酸钠碱性碱性还原镀镍的方法制备了镍包石墨粉，后又经过两次化 学镀银制备了银/镍/石墨粉（电镀与精饰，2007. Vol. 29N〇. 6:24-27);此外，还通过除油 (十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠6-8g/L，壬基酚聚氧乙烯（10)醚3-4g/L)、粗化（K2Cr207110- 120g/L，H2S04400 - 500g/L)、AgN03活化、化学镀铜、PdCl 2活化、次磷酸钠碱性化学还原镀镍 的方法制备了铜包石墨再包镍的镍/铜/石墨粉（电镀与环保，2007. Vol. 27N〇. 4:24-27)。 梁焕珍等（化工冶金，1996. Vol. 17No. 2:111 -116)采用水热加氢还原法制备镍包石墨粉， 以队1、队4、〇51和？-〇1作为核心石墨粉的表面活性剂，制备了包裹均匀，完整性好的镍包石 墨粉。徐露露等（粉末冶金材料科学与工程，2011. Vol. 16No. 5:710 - 715)通过NaOH溶液 对石墨粉表面除油、SnCl2进行敏化、PdCl^§液中进行活化，再用水合联氨（N 2H4)为还原剂 进行还原镀镍。？况12是一种非常贵重的金属，远比AgN0 3贵的多，因此使用时会大大的增加 成本，且对导电性没有较好的影响，且联氨作为还原剂是对设备的耐腐蚀性有较高的要求。 综上所述，目前制备镍包石墨粉的难点主要集中在以下几个方面： (1)镀镍层与石墨粉之间的界面结合力：较好的界面结合力在镀镍导电复合粉与 橡胶混炼及模压和挤出成型时不受到任何影响，而较差的界面结合力则由于在加工成型过 程中受到较大的剪切应力而破裂或者变形，影响了最终的导电橡胶制品的导电导磁性能； (2)镀镍层镍的纯度：在还原反应过程中由于还原剂不同所产生的镀镍层里面有 可能含有硼、磷等杂质，从而会严重的影响其最终粉体的导电性。甚至最终的导电橡胶产品 会不满足MIL-83528标准而产生不合格产品。
技术实现思路
本专利申请的目的针对现有技术中存在的不足，提供一种界面结合力强，导电导 磁较好的电磁屏蔽材料导电橡胶用镍包覆石墨粉的制备方法。 本专利申请的上述目的是通过以下技术方案实现的。 -种电磁屏蔽材料导电橡胶用镍包石墨粉的制备方法，其所述方法是按下列步骤 进行的： (1)将石墨粉在室温下，采用浓碱性溶液进行表面除油处理10_20min，并进行清 洗，抽滤待用； (2)将表面除油处理后的石墨粉采用强酸刻蚀的方法，在常温下进行表面粗化处 理30-60min，并进行清洗，抽滤待用； (3)将表面粗化处理后的石墨粉使用氯化亚锡，在常温下进行表面敏化处理 5-20min，并进行清洗，抽滤待用； (4)将表面敏化处理后的石墨粉在10-25°C的条件下，采用葡萄糖还原法预镀 3% -8%的银层，并进行清洗，抽滤待用； (5)将预镀银层后的石墨粉在密闭的高压反应釜中，采用氢气还原方法，在 120°C - 200°C的条件下进行还原反应镀镍，获得含镍量为40 % -70 %的镍包石墨粉末，清 洗、抽滤、烘干后获得电磁屏蔽材料导电橡胶用镍包石墨粉。 进一步地附加技术方案如下。 所述石墨粉是10-160微米的人造石墨粉和天然石墨粉中的一种。 所述浓碱性溶液是浓溶液为30 % - 50 %的NaOH或者是K0H。 所述表面除油处理的强酸是浓硫酸、浓磷酸与水按质量百分比配置为：浓硫酸： 浓磷酸：水=2:1:7。 所述表面敏化处理是在敏化液中进行的，所述敏化液是氯化亚锡的盐酸溶液，具 体配置方法是将5-15 8/1的氯化亚锡溶液与37%浓度的2〇-8〇1111/1的盐酸溶液均匀混合制 成。 所述葡萄糖还原法预镀3% -8 %的银层的方法是以20_60g/L的葡萄糖溶液为还 原液，被还原液银盐溶液的配置方法是在15-80g/L的硝酸银溶液中缓慢地加入氨水，直到 产生沉淀，继续滴加氨水则沉淀逐渐消失，再过量滴加2-3滴；然后将被还原液缓慢地加入 到还原液与敏化后的石墨粉混合物中开始反应，直到检测无银离子反应完成；所镀银的量 为 3-8%〇 所述还原反应镀镍是在高温、高压、通氢气的环境下进行一步法还原镀镍，其中的 被还原的镍来自于镍盐溶液，所述镍盐溶液是浓度为Ni 2+0. 1-0. 4mol/L的硫酸镍和氯化镍 的一种或者两种的混合物，称为A溶液；其中的络合物是柠檬酸及柠檬酸盐，其配置方法为 在1L的水中加入20-80g柠檬酸和40-100g的柠檬酸钠，称为B溶液；其中的另一种络合剂 是氨水，并兼作为PH值调节剂；其中的缓冲剂是20-60g/L的氯化铵缓冲剂溶液，称为C溶 液；其中的稳定剂是〇. 2-lmg/L的硫酸铅、硝酸铅、硫脲或者是十二烷基磺酸钠。所述高温是 120°C _200°C;高压是 2. 0-2. 5MPa。 所述通氢气是在高压反应釜内的压力保持在2. 0-2. 5MPa，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁屏蔽材料导电橡胶用镍包石墨粉的制备方法，其所述方法是按下列步骤进行的：(1)将石墨粉在室温下，采用浓碱性溶液进行表面除油处理10‑20min，并进行清洗，抽滤待用；(2)将表面除油处理后的石墨粉采用强酸刻蚀的方法，在常温下进行表面粗化处理30‑60min，并进行清洗，抽滤待用；(3)将表面粗化处理后的石墨粉使用氯化亚锡，在常温下进行表面敏化处理5‑20min，并进行清洗，抽滤待用；(4)将表面敏化处理后的石墨粉在10‑25℃的条件下，采用葡萄糖还原法预镀3％‑8％的银层，并进行清洗，抽滤待用；(5)将预镀银层后的石墨粉在密闭的高压反应釜中，采用氢气还原方法，在120℃—200℃的条件下进行还原反应镀镍，获得含镍量为40％‑70％的镍包石墨粉末，清洗、抽滤、烘干后获得电磁屏蔽材料导电橡胶用镍包石墨粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈占春，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14