一种轻质宽频电磁屏蔽材料及其制备方法技术

一种轻质宽频电磁屏蔽材料及其制备方法，电磁屏蔽材料的原料由2~15%的功能填料、10~30%的增强填料、17~47%的加工助剂组成；本发明专利技术通过对石墨烯进行改性，在表面接枝含铁、钡等铁磁性粒子，制备石墨烯‑Fe3O4‑BaTiO3三元纳米粒子作为电磁屏蔽功能填料，同时，通过特殊制备工艺解决三元纳米粒子在EVM橡胶基体内的分散问题，从而制备轻质宽频电磁屏蔽材料。密度为1.20~1.23g/cm

【技术实现步骤摘要】
一种轻质宽频电磁屏蔽材料及其制备方法
本专利技术涉及电磁屏蔽材料
，具体涉及一种轻质宽频电磁屏蔽材料及其制备方法。
技术介绍
电磁干扰是由电场回路产生的电磁辐射信号。电磁波辐射造成了电磁污染、电磁干扰、泄密等棘手问题，妨碍了电子信息工业稳定发展。有效解决这一问题的方案，是研发出能够吸收特定频段电磁波的材料，因此，电磁屏蔽材料在军事及民事领域具有广泛的应用前景。目前，船用电磁屏蔽电缆多采用金属薄膜或金属丝对电磁波进行屏蔽，屏蔽效果较好，但缺点是：金属薄膜或金属丝刚性大，无法弯曲，铺设难度大；且金属丝在编制过程中，不能完全杜绝断丝等缺陷，使得金属丝断丝处的毛刺易刺破电缆绝缘层，存在电磁泄露及安全隐患；此外由于金属的自身密度大，最终造成电缆的重量增加，不利于船体轻量化的要求。高分子材料具有力学性能好、重量小、可柔性化等特点，将具有电磁屏蔽性能的功能填料加入到高分子材料中形成复合材料，是人们寻求高性能轻质宽频电磁屏蔽材料的一种解决方法。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种轻质宽频电磁屏蔽材料，该材料在30MHz~20GHz的频率范围内，具有较高的电磁屏蔽效能，且相对于金属薄膜或金属丝类电磁屏蔽材料，其单位面积质量减轻50%以上。本专利技术为实现此目的所采用的技术方案为：一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其原料由乙烯-醋酸乙烯酯橡胶、功能填料、补强填料和加工助剂组成，功能填料、增强填料、加工助剂的加入量占乙烯-醋酸乙烯酯橡胶重量的百分比依次为：功能填料为2~15%，增强填料为10~30%，加工助剂为17~47%；其中，功能填料是由石墨烯、铁盐和氢氧化钡通过化学接枝法制备而成的石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料。本专利技术中的加工助剂由增塑剂、防老剂、抗水解剂、交联剂和交联促进剂组成，其中，增塑剂、防老剂、抗水解剂、交联剂和交联促进剂的重量比依次为10~30：2~4：2~5：2~3：1~5。优选的，本专利技术采用的增塑剂为癸二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯或邻苯二甲酸二辛酯中的一种或多种组合；防老剂为防老剂RD和防老剂4010NA中的一种或两种组合；抗水解剂为聚碳化二亚胺。抗水解剂与防老剂并用。优选的，本专利技术采用的交联剂为过氧化二异丙苯或双二五硫化剂；交联促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯。交联促进剂与交联剂并用。优选的，本专利技术采用的增强填料为炭黑N330、炭黑N550或轻质碳酸钙中的一种或多种组合。本专利技术采用的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中，醋酸乙烯酯的质量份数为60~70%。优选的，本专利技术采用的石墨烯为层数在10层以下的石墨烯微片。优选的，本专利技术采用的石墨烯的厚度＜5nm，石墨烯片层的直径为5~20nm。本专利技术的目的之二时提供一种轻质宽频电磁屏蔽材料的制备方法，制备工艺简单可行，能够满足实际工程应用。一种轻质宽频电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、取一定量的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料，将石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料置于80~100℃的真空干燥箱干燥10~12h，然后上述的重量百分比称取增强填料、加工助剂以及干燥后的石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料，然后将干燥后的石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料分散于四氢呋喃溶剂中，超声分散0.5~1h后，制得石墨烯-Fe3O4-BaTiO3四氢呋喃分散液，备用；步骤二、将步骤一称取的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶溶解于四氢呋喃溶剂中，搅拌至乙烯-醋酸乙烯酯橡胶完全溶解，然后加入步骤一制备的石墨烯-Fe3O4-BaTiO3四氢呋喃分散液，超声分散0.5~1h，制得混合物A；将得到的混合物A置于80~90℃的水浴锅中，水浴加热时间12~24h，制得表面触干的粘稠混合物B，备用；步骤三、将开炼机辊温升至60~70℃，加入混合物B进行包辊，5~10min后，添加步骤一称取的加工助剂，进行各8~10次打三角包和打卷，使小料混合完全，得到石墨烯-Fe3O4-BaTiO3/EVM混炼胶，备用；步骤四、将步骤三制得的石墨烯-Fe3O4-BaTiO3/EVM混炼胶静置12~24h，塑炼后进行硫化，硫化温度150~165℃，硫化时间30~45min。本专利技术中的铁盐为具有Fe3+的铁盐，优选为FeCl3•6H2O；氢氧化钡选用Ba(OH)2·8H2O。优选的，步骤一的加工助剂由增塑剂、防老剂、抗水解剂、交联剂和交联促进剂组成，其中，增塑剂、防老剂、抗水解剂、交联剂和交联促进剂的重量比依次为10~30：2~4：2~5：2~3：1~5。优选的，增塑剂为癸二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯或邻苯二甲酸二辛酯中的一种或多种组合；防老剂为防老剂RD和防老剂4010NA中的一种或两种组合；所述的抗水解剂为聚碳化二亚胺；交联剂为过氧化二异丙苯或双二五硫化剂；所述的交联促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯。本专利技术中，石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料的制备方法为：（1）、按照重量份数，取0.2~1重量份的石墨烯和2~10重量份的FeCl3•6H2O，将二者加入乙二醇中搅拌至形成稳定的悬浮液，再加入10~30重量份的醋酸钠至均相后，加入3~10重量份的聚乙二醇，形成混合液A，将混合液A倒入高压反应釜，在150~200℃温度下反应6~10h，冷却后取出反应物A，依次用乙醇、蒸馏水多次洗涤反应物A，抽滤后晾干，即得石墨烯-Fe3O4；（2）、另取Ba(OH)2·8H2O、TiO2以及步骤（1）制备的石墨烯-Fe3O4，三者的质量比为，Ba(OH)2·8H2O：TiO2：石墨烯-Fe3O4=6~16：2~5：8~20，将称取的Ba(OH)2·8H2O全部熔解于蒸馏水中，并加入称取的TiO2和石墨烯-Fe3O4，在15~20kHz频率下超声4~8min，形成混合液B，将混合液B倒入反应釜，在150~200℃温度下反应10~12h，冷却取出反应物B，依次用乙醇、蒸馏水多次洗涤反应物B，抽滤后晾干，制得石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料。制得的石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料为纳米尺寸。本专利技术的基体采用乙烯-醋酸乙烯酯橡胶，即EVM，其主链为饱和结构，化学稳定性好，具有优异的耐热、耐油、耐极性溶剂、耐臭氧、耐候性能，以及具有良好的低温柔顺性，此外阻燃性能优异，因此，适合作为船用电磁屏蔽电缆及屏蔽垫片的原材料使用。本专利技术的原料之一采用石墨烯，石墨烯是由碳原子组成的六角型平面薄膜，仅仅只有一个碳原子厚度的二维材料；石墨烯是世界上最薄以及最坚硬的纳米材料；导热系数高于碳纳米管和金刚石，达到5300W/m•K；石墨烯为目前世上电阻率最小的材料，只有10-6Ω•cm；常温下，石墨烯电子迁移率比纳米碳管或硅晶体高，超过15000cm2/V·s。与传统材料相比，石墨烯可以突破原有的局限，成为有效的新型电磁屏蔽填料，满足电磁屏蔽材料对“薄、轻、宽、强”的要求。有益效果：本专利技术通过对石墨烯进行改性，在表面接枝含铁、钡等铁磁性粒子，制备石墨烯-Fe3O4-BaTiO3三元纳米粒子作为电磁屏蔽功能填料，同时，通过特殊制备工艺解决三元纳米粒子在EVM橡胶基体内的分散问题，从而制备轻质宽频电磁屏蔽材料。本专利技术提供的轻质宽频石墨烯-Fe3O4-BaTiO3/EVM电磁屏蔽材料，密度为1.20~1.23g/cm3，相对于金属薄膜或金属丝类电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其特征在于：其原料由乙烯‑醋酸乙烯酯橡胶、功能填料、补强填料和加工助剂组成，功能填料、增强填料、加工助剂的加入量占乙烯‑醋酸乙烯酯橡胶重量的百分比依次为：功能填料为2~15%，增强填料为10~30%，加工助剂为17~47%；其中，功能填料是由石墨烯、铁盐和氢氧化钡通过化学接枝法制备而成的石墨烯‑Fe3O4‑BaTiO3填料。

【技术特征摘要】
1.一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其特征在于：其原料由乙烯-醋酸乙烯酯橡胶、功能填料、补强填料和加工助剂组成，功能填料、增强填料、加工助剂的加入量占乙烯-醋酸乙烯酯橡胶重量的百分比依次为：功能填料为2~15%，增强填料为10~30%，加工助剂为17~47%；其中，功能填料是由石墨烯、铁盐和氢氧化钡通过化学接枝法制备而成的石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料。2.如权利要求1所述的一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的加工助剂由增塑剂、防老剂、抗水解剂、交联剂和交联促进剂组成，其中，增塑剂、防老剂、抗水解剂、交联剂和交联促进剂的重量比依次为10~30：2~4：2~5：2~3：1~5。3.如权利要求2所述的一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的增塑剂为癸二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯或邻苯二甲酸二辛酯中的一种或多种组合；所述的防老剂为防老剂RD和防老剂4010NA中的一种或两种组合；所述的抗水解剂为聚碳化二亚胺。4.如权利要求2所述的一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的交联剂为过氧化二异丙苯或双二五硫化剂；所述的交联促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯。5.如权利要求1所述的一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的增强填料为炭黑N330、炭黑N550或轻质碳酸钙中的一种或多种组合。6.如权利要求1所述的一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其特征在于：乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中，醋酸乙烯酯的质量份数为60~70%。7.如权利要求1所述的一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的石墨烯为层数在10层以下的石墨烯微片。8.如权利要求1或7所述的一种轻质宽频电磁屏蔽材料，其特征在于：石墨烯的厚度＜5nm，石墨烯片层的直径为5~20nm。9.制备如权利要求1所述的一种轻质宽频电磁屏蔽材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、取一定量的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料，将石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料置于80~100℃的真空干燥箱干燥10~12h，然后按照权利要求1的重量百分比称取增强填料、加工助剂以及干燥后的石墨烯-Fe3O4-BaTiO3填料，然后将干燥后的石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玲，刘鹏征，王雯霏，程伟，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41