專利名稱：一種鍍鎳玻璃纖維的制備方法及其磁性導電橡膠的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磁性導電橡膠及制備磁性導電橡膠所用的鍍鎳玻璃纖維，具體為一種鍍鎳玻璃纖維的制備方法及其利用該鍍鎳玻璃纖維制備的磁性導電橡膠。
背景技術：
電磁屏蔽橡膠材料屬于功能化聚合物基高分子復合材料，一般是通過往橡膠基體中添加功能型導電填料而獲得。由于其具有良好的電磁性能，在汽車、飛機、電器、計算機、 國防、軍事、航天、建筑、醫(yī)療、食品等相關產業(yè)中已經得到了廣泛的應用。導電填料是導電橡膠的功能體，對導電橡膠的導電性能起主導作用?？傮w來講，該功能體主要分為碳系導電填料和金屬系導電填料兩類。對于碳系而言，傳統(tǒng)的碳黑和石墨已無法賦予橡膠足夠高的導電性能來實現(xiàn)電磁屏蔽，即便是用導電性能很好的乙炔碳黑或導電碳黑制備的導電橡膠也無法滿足高屏蔽性能的需要，特別是由于石墨有自潤滑作用， 會造成混煉膠易碎和分層，不但影響材料的工藝和力學性能，其產品的導電性能也很不穩(wěn)定。除碳系填料外，導電橡膠材料應用最多的導電填料為銀粉、鍍鎳銅粉、鍍鎳鎳粉等，該類填料存在密度大、成本高等主要問題。此外，還有以鍍鎳玻璃微珠做導電填料的，但其力學性能不理想。專利CN1605604A公布了一種以鍍銀銅粉、鍍銀鋁粉或銀粉為填料制備高導電橡膠的方法，所得橡膠產品的導電性能優(yōu)異，盡管該類導電填料的導電性能優(yōu)異，但密度大、 成本高，且只具有導電性能，屏蔽范圍有限。專利CN 14^858A公布了一種高性能磁性橡膠及其制備方法，該方法以復合永磁粉作為填料，以丁腈橡膠、天然橡膠、氯丁橡膠中的一種或幾種作為基膠，制備出應用于電子類產品及回轉類器件方面的高性能磁性橡膠材料。專利CN 101503534 A公布了一種電磁屏蔽橡膠復合材料的制備方法，該方法以鎂合金粒及涂覆有聚苯胺層的鐵氧體復合粒子作為填料，以丁苯橡膠或丁基橡膠作為基膠，獲得的橡膠復合材料電磁屏蔽性能在63. 2 96. 3dB。玻璃纖維以其較大的長徑比在作為橡膠增強材料方面具有比較顯著的優(yōu)勢，其在橡膠基體中相互搭接，相對于玻璃微珠、銅粉、鎳粉等更易形成導電網絡，且其力學性能也相對較好。目前在導電橡膠和磁性橡膠方面的研究盡管都比較深入細致，但是卻缺乏一種兼具良好導電性能和磁性能的橡膠材料，以拓寬該類材料的屏蔽范圍。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的磁性填料或金屬導電填料密度大、成本高，無法滿足現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展的問題，而提供了一種鍍鎳玻璃纖維的制備方法及其利用該鍍鎳玻璃纖維制備的磁性導電橡膠。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的 一種鍍鎳玻璃纖維的制備方法，包括以下步驟(1)首先將2 10g玻璃纖維放到IOOmL的質量濃度為1 5%的氫氧化鈉溶液熱堿液中，溫度為75°C，轉速350 r .miiT1,勻速攪拌30 min后清洗除油、烘干；
(2)將經步驟(1)處理后的玻璃纖維加入到IOOmL的質量濃度為2 5%的重鉻酸鉀、 5 10%的濃硫酸的粗化液中，溫度為30 °C，轉速300 r .miiT1,勻速攪拌15 min后洗滌；
(3)將經步驟(2)處理的玻璃纖維加入到IOOmL的質量濃度為1 5%的SnCl2,0.1 0. 5%的濃鹽酸的敏化液中，溫度為30 °C，轉速300 r · mirT1，勻速攪拌15 min后洗滌；
(4)將經步驟(3)處理的玻璃纖維加入到IOOmL的質量濃度為0.01 0. 05%的PdCl2 活化液中，溫度為30 °C，轉速300 r · mirT1，勻速攪拌15 min后洗滌；
(5)將1 6g氯化鎳、1 3.5 g檸檬酸三鈉加入到100 mL蒸餾水中，再加入8 25 mL的質量濃度為28%的氨水，得到氯化鎳溶液，將經步驟(4)處理過的玻璃纖維加入到氯化鎳溶液中，攪拌后逐滴加入10 mL質量濃度為10 50 g·!/1次亞磷酸鈉還原液濃度，持續(xù)攪拌50 min，過濾后用蒸餾水洗滌，50 90°C真空干燥，得到鍍鎳玻璃纖維。將依據(jù)上述方法制得的鍍鎳玻璃纖維進行掃描電鏡觀察和導電性能測試，玻璃纖維表面有均勻而致密的鎳附著層，所得鍍鎳玻璃纖維的體積電阻率為4. 1 7. 5X ΙΟ"3 Ω ·αη0本發(fā)明中的鍍鎳玻璃纖維是通過化學鍍方法來實現(xiàn)通過熱堿液的清洗，除去了玻璃纖維表面的油污等雜質，提高了玻璃纖維表面的潤濕性；粗化步驟中，所配制的粗化液對玻璃纖維表面具有一定的腐蝕作用，增大了玻璃纖維的比表面積，另一方面，在粗化過程中，粗化液中的磺酸基團(-SO3H)會在物理吸附的作用下附著在玻璃纖維表面，盡管經過水洗，仍會有部分殘留，該基團會提高玻璃纖維表面的電負性和親水性，從而提高敏化效率； 活化步驟中，Pd2+被Sn2+還原到玻璃纖維表面，從而在后續(xù)的鍍鎳過程中，鎳離子將以金屬 Pd為活性中心進行還原，還原出的金屬鎳單質附著在玻璃纖維表面，形成一層致密的鎳附著層。此外，在本發(fā)明中，可以通過調整玻璃纖維與氯化鎳的質量比，獲得具有不同導電性能與磁性能的復合材料，以適應不同場合的應用需求。本發(fā)明的另一個目的是提供利用上述方法制得的鍍鎳玻璃纖維制備磁性導電橡膠的方法，以解決現(xiàn)有導電橡膠密度過大、成本過高的問題。磁性導電橡膠，是由包括下列重量分數(shù)的各組分為原料制備的 硅橡膠100鍍鎳玻璃纖維20(Γ300
硫化劑DCP 2^5,
制備時，將硅橡膠基膠放在雙輥開煉機上混煉15 min,隨后加入鍍鎳玻璃纖維和硫化劑DCP，再繼續(xù)混煉15 min，出片，將出片后的橡膠置于硫化機上進行硫化，硫化溫度為 140 180°C，硫化時間15min，然后脫模，即得磁性導電橡膠。本發(fā)明以硅橡膠為基體，硅橡膠具有介電常數(shù)高、密度小、黏度低、使用溫度范圍廣等優(yōu)點，極適于用作高導電橡膠材料的基體材料。在添加了自制的鍍鎳玻璃纖維以后，具有密度小、導電性優(yōu)異、成本低等優(yōu)點。另外，通過調整硅橡膠基體中鍍鎳玻璃纖維的添加份數(shù)，可以獲得具有不同電磁性能的磁性導電橡膠材料，在軍用和民用兩方面都具有廣泛的應用前景。利用此原料配比、工藝和參數(shù)制備的導電橡膠，經過導電性能、磁性性能測試得到，其體積電阻率最低可降至0. 04 Ω υπι、剩余磁化強度0. 1 0. 5 emu/g、矯頑力80 100 0e。
具體實施方案下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明，但本發(fā)明并不僅限于這些實施例。實施例1 (1)鍍前處理
取2 g玻璃纖維，加入到已經配制好的100 mL熱堿液中(溶質(水溶液)為1%(質量分數(shù))的NaOH水溶液)，75°C下勻速攪拌30 min (轉速350 r · mirT1)，清洗除油，取出后水洗烘干，隨后置于100 mL粗化液中(溶質(水溶液)為3% (質量分數(shù))重鉻酸鉀，8%的濃硫酸 (98%))，30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r · mirT1)，取出，蒸餾水洗滌；然后放入100 mL 敏化液中(溶質(水溶液)為5% (質量分數(shù))SnCl2,0. 1%的濃鹽酸)，30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r ^mirT1),取出，蒸餾水洗滌；之后放入100 mL活化液中(溶質(水溶液)為0. 03% 的PdCl2), 30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r · mirT1)，取出，蒸餾水洗滌。(2)化學鍍鎳
將Ig氯化鎳、1 g檸檬酸三鈉加入到100 mL蒸餾水中，再加入8 mL的質量濃度為觀％ 的氨水，得到氯化鎳溶液，將經處理過的玻璃纖維加入到氯化鎳溶液中，攪拌后逐滴加入10 mL質量濃度為10 g 次亞磷酸鈉還原液濃度，持續(xù)攪拌50 min，過濾后用蒸餾水洗滌， 50°C真空干燥，得到鍍鎳玻璃纖維。(3)磁性導電橡膠制備
利用上述制備的鍍鎳玻璃纖維進行磁性導電橡膠的制備，具體制備過程為將硅橡膠基100份放在雙輥開煉機上混煉15 min,隨后加入鍍鎳玻璃纖維200份和硫化劑DCP3份， 再繼續(xù)混煉15 min,出片，將出片后的橡膠置于硫化機上進行硫化，硫化溫度為140°C，硫化時間15min，然后脫模，即得磁性導電橡膠。實施例2 (1)鍍前處理
取4 g玻璃纖維，加入到已經配制好的100 mL熱堿液中(溶質(水溶液)為2%(質量分數(shù))的NaOH水溶液)75°C下勻速攪拌30 min (轉速350 r · mirT1)，清洗除油，取出后水洗烘干，隨后放入100 mL粗化液中(溶質(水溶液)為2. 5 % (質量分數(shù))重鉻酸鉀，10%的濃硫酸(98%))，30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r · mirT1 )，取出，蒸餾水洗滌；之后放入 100 mL敏化液中(溶質(水溶液)為4 % (質量分數(shù))SnCl2,0. 3%的濃鹽酸)，30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r · mirT1 )，取出，蒸餾水洗滌；之后放入100 mL活化液中(溶質(水溶液)為0.04%的PdCl2), 30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r .mirT1),取出，蒸餾水洗滌。(2)化學鍍鎳
將2. 5g氯化鎳、2g檸檬酸三鈉加入到100 mL蒸餾水中，再加入IOmL的質量濃度為觀％ 的氨水，得到氯化鎳溶液，將經處理過的玻璃纖維加入到氯化鎳溶液中，攪拌后逐滴加入10 mL質量濃度為30 g 次亞磷酸鈉還原液濃度，持續(xù)攪拌50 min，過濾后用蒸餾水洗滌， 70°C真空干燥，得到鍍鎳玻璃纖維。
(3)磁性導電橡膠制備
利用上述制備的鍍鎳玻璃纖維進行磁性導電橡膠的制備，具體制備過程為將硅橡膠基100份放在雙輥開煉機上混煉15 min,隨后加入鍍鎳玻璃纖維250份和硫化劑DCP2份， 再繼續(xù)混煉15 min,出片，將出片后的橡膠置于硫化機上進行硫化，硫化溫度為150°C，硫化時間15min，然后脫模，即得磁性導電橡膠。實施例3 (1)鍍前處理
取10 g玻璃纖維，加入到已經配制好的100 mL熱堿液中(溶質(水溶液)為3%(質量分數(shù))的NaOH水溶液)75°C下勻速攪拌30 min (轉速350 r · mirT1)，清洗除油，取出后水洗烘干，隨后放入100 mL粗化液中(溶質(水溶液)為5 % (質量分數(shù))重鉻酸鉀，5%的濃硫酸(98%))，30°C下勻速攪拌15 min(轉速300 r ^irT1),取出，蒸餾水洗滌；之后放入100 mL敏化液中(溶質(水溶液)為3% (質量分數(shù))SnCl2,0. 4%的濃鹽酸)，30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r · mirT1 )，取出，蒸餾水洗滌；之后放入100 mL活化液中(溶質(水溶液)為 0. 005%的PdCl2), 30°C下勻速攪拌15min (轉速300 r · mirT1 )，取出，蒸餾水洗滌。(2)化學鍍鎳
將3. 5g氯化鎳、3. 5g檸檬酸三鈉加入到100 mL蒸餾水中，再加入20 mL的質量濃度為28%的氨水，得到氯化鎳溶液，將經處理過的玻璃纖維加入到氯化鎳溶液中，攪拌后逐滴加入10 mL質量濃度為50 g·!/1次亞磷酸鈉還原液濃度，持續(xù)攪拌50 min，過濾后用蒸餾水洗滌，80°C真空干燥，得到鍍鎳玻璃纖維。(3)磁性導電橡膠制備
利用上述制備的鍍鎳玻璃纖維進行磁性導電橡膠的制備，具體制備過程為將硅橡膠基100份放在雙輥開煉機上混煉15 min,隨后加入鍍鎳玻璃纖維300份和硫化劑DCP5份， 再繼續(xù)混煉15 min,出片，將出片后的橡膠置于硫化機上進行硫化，硫化溫度為160°C，硫化時間15min，然后脫模，即得磁性導電橡膠。實施例4 (1)鍍前處理
取8g玻璃纖維，加入到已經配制好的100 mL熱堿液中(溶質為4% (質量分數(shù))的NaOH 水溶液)75°C下勻速攪拌30 min (轉速350 r · mirT1)，清洗除油，取出后水洗烘干，隨后放入100 mL粗化液中(溶質(水溶液)為4% (質量分數(shù))重鉻酸鉀，7%的濃硫酸(98%))，30°C 下勻速攪拌15 min (轉速300 r .mirT1),取出，蒸餾水洗滌；之后放入100 mL敏化液中(溶質(水溶液)為2% (質量分數(shù))SnCl2,0. 2%的濃鹽酸)，30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r ^mirT1),取出，蒸餾水洗滌；之后放入100 mL活化液中(溶質(水溶液)為0. 01%的PdCl2), 30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r · mirT1 )，取出，蒸餾水洗滌。(2)化學鍍鎳
將6g氯化鎳、3g檸檬酸三鈉加入到100 mL蒸餾水中，再加入25mL的質量濃度為28% 的氨水，得到氯化鎳溶液，將經處理過的玻璃纖維加入到氯化鎳溶液中，攪拌后逐滴加入10 mL質量濃度為50 g "Γ1次亞磷酸鈉還原液濃度，持續(xù)攪拌50 min，過濾后用蒸餾水洗滌， 90°C真空干燥，得到鍍鎳玻璃纖維。(3)磁性導電橡膠制備
6利用上述制備的鍍鎳玻璃纖維進行磁性導電橡膠的制備，具體制備過程為將硅橡膠基100份放在雙輥開煉機上混煉15 min,隨后加入鍍鎳玻璃纖維300份和硫化劑DCP4份， 再繼續(xù)混煉15 min,出片，將出片后的橡膠置于硫化機上進行硫化，硫化溫度為180°C，硫化時間15min，然后脫模，即得磁性導電橡膠。實施例5 (1)鍍前處理
取6g玻璃纖維，加入到已經配制好的100 mL熱堿液中(溶質(水溶液)為5% (質量分數(shù))的NaOH水溶液)，75°C下勻速攪拌30 min (轉速350 r · mirT1)，清洗除油，取出后水洗烘干，隨后放入100 mL粗化液中(溶質(水溶液)為2 % (質量分數(shù))重鉻酸鉀，9%的濃硫酸(98%))，30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r · mirT1 )，取出，蒸餾水洗滌；之后放入100 mL敏化液中(溶質(水溶液)為1% (質量分數(shù))SnCl2,0. 2%的濃鹽酸)，30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r · mirT1 )，取出，蒸餾水洗滌；之后放入100 mL活化液中(溶質(水溶液)為 0. 02%的PdCl2), 30°C下勻速攪拌15 min (轉速300 r · mirT1 )，取出，蒸餾水洗滌。(2)化學鍍鎳
將5g氯化鎳、2. 5g檸檬酸三鈉加入到100 mL蒸餾水中，再加入15 mL的質量濃度為觀％的氨水，得到氯化鎳溶液，將經處理過的玻璃纖維加入到氯化鎳溶液中，攪拌后逐滴加入10 mL質量濃度為20 g·!/1次亞磷酸鈉還原液濃度，持續(xù)攪拌50 min，過濾后用蒸餾水洗滌，60°C真空干燥，得到鍍鎳玻璃纖維。(3)磁性導電橡膠制備
利用上述制備的鍍鎳玻璃纖維進行磁性導電橡膠的制備，具體制備過程為將硅橡膠基100份放在雙輥開煉機上混煉15 min,隨后加入鍍鎳玻璃纖維200份和硫化劑DCP3份， 再繼續(xù)混煉15 min,出片，將出片后的橡膠置于硫化機上進行硫化，硫化溫度為140°C，硫化時間15min，然后脫模，即得磁性導電橡膠。
權利要求
1.一種鍍鎳玻璃纖維的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)首先將2 10g玻璃纖維放到IOOmL的質量濃度為1 5%的氫氧化鈉溶液熱堿液中，溫度為75°C，轉速350 r .miiT1,勻速攪拌30 min后清洗除油、烘干；(2)將經步驟(1)處理后的玻璃纖維加入到IOOmL的質量濃度為2 5%的重鉻酸鉀、 5 10%的濃硫酸的粗化液中，溫度為30 °C，轉速300 r .miiT1,勻速攪拌15 min后洗滌；(3)將經步驟(2)處理的玻璃纖維加入到IOOmL的質量濃度為1 5%的SnCl2,0.1 0. 5%的濃鹽酸的敏化液中，溫度為30 °C，轉速300 r · mirT1，勻速攪拌15 min后洗滌；(4)將經步驟(3)處理的玻璃纖維加入到IOOmL的質量濃度為0.01 0. 05%的PdCl2 活化液中，溫度為30 °C，轉速300 r · mirT1，勻速攪拌15 min后洗滌；(5)將1 6g氯化鎳、1 3.5 g檸檬酸三鈉加入到100 mL蒸餾水中，再加入8 25 mL的質量濃度為28%的氨水，得到氯化鎳溶液，將經步驟(4)處理過的玻璃纖維加入到氯化鎳溶液中，攪拌后逐滴加入10 mL質量濃度為10 50 g·!/1次亞磷酸鈉還原液濃度，持續(xù)攪拌50 min，過濾后用蒸餾水洗滌，50 90°C真空干燥，得到鍍鎳玻璃纖維。
2.利用如權利要求1所述的鍍鎳玻璃纖維的制備方法制得的鍍鎳玻璃纖維制備磁性導電橡膠，其特征是是由包括下列重量分數(shù)的各組分為原料制備的硅橡膠100鍍鎳玻璃纖維20(Γ300硫化劑DCP 2^5,制備時，將硅橡膠基膠放在雙輥開煉機上混煉15 min，隨后加入鍍鎳玻璃纖維和硫化劑DCP，再繼續(xù)混煉15 min，出片，將出片后的橡膠置于硫化機上進行硫化，硫化溫度為 140 180°C，硫化時間15min，然后脫模，即得磁性導電橡膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鍍鎳玻璃纖維的制備方法及其利用該鍍鎳玻璃纖維制備的磁性導電橡膠，屬于導電橡膠制備技術領域，解決現(xiàn)有的金屬導電填料密度大、成本高，無法滿足現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展的問題。將定量玻璃纖維分別置于熱堿液、粗化液、敏化液、活化液中進行鍍前處理，之后放入鍍鎳液中獲得導電性能優(yōu)異的鍍鎳玻璃纖維，然后將得到的鍍鎳玻璃纖維添加到硅橡膠基體中，通過傳統(tǒng)的橡膠制備方法，獲得磁性導電橡膠。利用本發(fā)明方法制得的導電橡膠，其體積電阻率最低可降至0.04Ω cm、剩余磁化強度0.1～0.5emu/g、矯頑力80～100Oe。
文檔編號C03C25/46GK102503181SQ20111030648
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權日2011年10月11日
發(fā)明者劉亞青, 趙貴哲, 陳慧玉, 陳闖 申請人:中北大學