一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及屏蔽密封材料领域，为解决现有技术下使用导电炭黑填充量较大但对橡胶材料的电磁屏蔽性能提升幅度有限的问题，公开了一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封材料，包括如下重量组份：三元乙丙橡胶100份、导电炭黑5

【技术实现步骤摘要】
一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电磁屏蔽密封材料领域，尤其涉及一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着特高压电网建设的发展，特高压输变电工程对重要军事设施、无线电台、城镇居民区、各类自然保护区和水源地等环境敏感目标的电磁干扰日益严重。对于这一问题，传统解决方案通常为通过规划线路路径、优化架设方式，以对输电线路穿越环境敏感区的情况进行避让或优化调整。然而，随着土地资源的日益稀缺，该方案面临着越来越多的困难。采用电磁屏蔽材料对输电线路及主要设备进行防护，是改善输电线路电磁环境的有效方法。工程实践发现，由于工艺原因或装配要求，特高压输变电设备或系统总是存在一定缝隙，必须采用电磁屏蔽衬垫加以防护。
[0003]常见的电磁屏蔽衬垫有金属螺旋管、金属丝网、铍铜指型簧片、导电布、导电橡胶等。由于高压输变电设备或系统对材料的密封性、屏蔽效能有较高要求，需采用具有高弹性特点的橡胶材料作为基体材料。但橡胶自身的电磁屏蔽性能不足，需要添加各类导电填料加以解决。常见的导电填料有导电炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等碳系材料，银、铜、金、铝、镍等金属粉体，镀银玻璃微珠、镀银铝粉、镀银镍粉、镀银铜粉、镀镍石墨、镀镍碳纤维等复合金属填料。在现有技术中，添加金属粉体或复合金属粉体能很好的屏蔽电磁辐射，但与橡胶界面结合不良，在橡胶中容易迁移，导致材料电磁屏蔽性能不稳定，且会使材料的机械性能变差，强度和弹性都受到很大的影响。采用导电炭黑、石墨等碳系材料，与有机橡胶材料完全相容，界面结合良好，具有较好的补强效果，但相比常规补强填料，如炭黑、白炭黑等，成本仍较高，且导电性能一般，需要较高的填充量才能达到一定电磁屏蔽效果。例如，在中国专利文献上公开的公告号为CN109251402A的“一种阻燃电磁屏蔽热塑性弹性体纳米复合材料及其制备方法”，按质量份数计，由以下组分构成：热塑性弹性体55
‑
70份；导电石墨烯0.5
‑
5份；纳米金属银粉0
‑
5份；无卤阻燃剂10
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15份；超导电炭黑20
‑
25份；抗氧剂0.1
‑
1份。该材料中虽然使用了石墨烯和纳米银粉提高热塑性弹性体基体的导电性，但其为实现电磁屏蔽效果仍需要添加大量的超导电炭黑，超导电炭黑的制备工艺较普通导电炭黑更为复杂，同时该材料中超导电炭黑的添加量较大，这导致了该复合材料的原料成本较高，并且该材料中超导电炭黑超过20份后，电磁屏蔽效果增加幅度较小。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了克服现有技术下使用导电炭黑填充量较大但对橡胶材料的电磁屏蔽性能提升幅度有限的问题，提供一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封材料，该材料为兼具优异电磁屏蔽性能和良好机械密封性能的橡胶复合材料，且具有一定的成本优势，可大规模应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封复合材料，包括如下重量组份：三元乙丙橡胶100份、导电炭黑5
‑
20份、MXene 1
‑
5份、补强填料40
‑
60份、偶联剂0.5
‑
3份、硫黄1
‑
2份、硫化促进剂2
‑
3份、过氧化物2
‑
3份、助交联剂2
‑
3份、氧化锌3
‑
5份、硬脂酸1
‑
3份、防老剂3
‑
5份、增塑剂5
‑
10份。
[0006]三元乙丙橡胶具有优异的耐低温、耐候、耐老化、耐腐蚀以及气密性，被广泛用作密封橡胶材料，本专利技术以三元乙丙橡胶作为基体材料。MXene材料是一类二维无机化合物，由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成，具有相对较大的比表面积、高能量密度、优异的电磁屏蔽性能等优点。而导电炭黑具有良好的导电稳定性以及补强效果，但屏蔽性能有限。考虑到单一导电填料很难同时兼顾复合材料各方面性能和要求，本专利技术通过并用导电炭黑和MXene两种材料对三元乙丙橡胶进行协同改性。将导电炭黑和MXene一起填入三元乙丙橡胶中，并优化其配比，可更好地发挥了两种填料各自的优势。并且导电炭黑和MXene可相互搭接，进而形成双逾渗导电网络，这可使材料在具有优异电磁屏蔽性能的前提下同时减少两种导电填料的用量，节约了材料的生产成本。本专利技术通过控制MXene表面基团类型和含量，再经过偶联剂改性，也能实现其与橡胶基体间良好的界面结合。本专利技术中还添加了一定量的补强填料进一步提升了橡胶的机械性能，使本专利技术具有良好的密封性能，可用于特高压输变电设备或系统的电磁屏蔽防护。
[0007]作为优选，所述三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封复合材料包括如下重量组份：三元乙丙橡胶100份、导电炭黑10
‑
15份、MXene 3
‑
5份、补强填料40
‑
60份、偶联剂0.5
‑
3份、硫黄1
‑
2份、硫化促进剂2
‑
3份、过氧化物2
‑
3份、助交联剂2
‑
3份、氧化锌3
‑
5份、硬脂酸1
‑
3份、防老剂3
‑
5份、增塑剂5
‑
10份。
[0008]当10
‑
15份导电炭黑和3
‑
5份MXene添加至100份三元乙丙橡胶中时，导电炭黑和MXene可形成双逾渗导电网络，这可极大增强三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封复合材料的屏蔽效能。
[0009]作为优选，所述导电炭黑为炭黑VXC
‑
72、炭黑BP
‑
2000、炭黑EC
‑
600JD中的一种或多种组合。
[0010]作为优选，所述补强填料为炭黑N220、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N650和气相法白炭黑中的一种或多种组合。
[0011]作为优选，所述偶联剂为偶联剂KH550、偶联剂Si69、偶联剂A172中的一种或多种组合。
[0012]作为优选，所述硫化促进剂为促进剂DM、促进剂NS、促进剂CZ、促进剂TMTD、促进剂TT、促进剂DPTT中的一种或多种组合。
[0013]作为优选，所述过氧化物为过氧化二异丙苯，所述助交联剂为TAIC。
[0014]本专利技术采用硫化体系为硫黄和过氧化物双硫化体系，其中硫黄硫化体系含硫黄、硫化促进剂、氧化锌和硬脂酸，过氧化物硫化体系含过氧化二异丙苯和助交联剂TAIC。
[0015]作为优选，所述防老剂为防老剂RD和防老剂MB的一种或两种组合。
[0016]作为优选，所述增塑剂为石蜡油、环烷油、液体乙丙橡胶中的一种或两种组合。
[0017]一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将三元乙丙橡胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封复合材料，其特征是，包括如下重量组份：三元乙丙橡胶100份、导电炭黑5
‑
20份、MXene 1
‑
5份、补强填料40
‑
60份、偶联剂 0.5
‑
3份、硫黄1
‑
2份、硫化促进剂2
‑
3份、过氧化物2
‑
3份、助交联剂2
‑
3份、氧化锌3
‑
5份、硬脂酸1
‑
3份、防老剂3
‑
5份、增塑剂5
‑
10份。2.根据权利要求1所述的一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封复合材料，其特征是，所述导电炭黑为炭黑VXC
‑
72、炭黑BP
‑
2000、炭黑EC
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600JD中的一种或多种组合。3.根据权利要求1或2所述的一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封复合材料，其特征是，所述补强填料为炭黑N220、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N650和气相法白炭黑中的一种或多种组合。4.根据权利要求1所述的一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封复合材料，其特征是，所述偶联剂为偶联剂KH550、偶联剂Si69、偶联剂A172中的一种或多种组合。5.根据权利要求1所述的一种三元乙丙橡胶基电磁屏蔽密封复合材料，其特征是，所述硫化促进剂为促进剂DM、促进剂NS、促进剂CZ、促进剂TMTD、促进剂TT、促进剂DPTT中的一种或多种组合。6.根据权利要求1或4或5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青箐，司晓闯，祁万斌，袁新卫，席克会，于环，刘洋，司文凯，胡泽涛，苏子杭，凌晨涛，
申请(专利权)人：杭州御兴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：