專利名稱：一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功能高分子材料的制備方法，特別是一種微波吸收橡膠復(fù)合材料 的制備方法。
背景技術(shù)：
在信息時(shí)代中，電子電氣設(shè)備的廣泛使用形成了復(fù)雜的電磁環(huán)境，帶來了電磁輻 射、電磁干擾等問題。微波作為電磁波中十分常見的一種，對(duì)于人體健康、精密電子儀器的 運(yùn)行等會(huì)造成不利影響。微波吸收材料能夠削弱或消除入射到物體表面的微波，是治理微 波電磁污染的重要手段?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中對(duì)于武器裝備的隱身性能要求越來越高，這使得隱身材料需要滿足對(duì) 微波吸收強(qiáng)、吸收頻率范圍寬、質(zhì)量輕及厚度薄等要求。把具有良好加工性能的高分子材料 和具有特殊電、磁性能的無機(jī)材料結(jié)合起來，制備新型的高性能微波吸收復(fù)合材料有望實(shí) 現(xiàn)以上的目標(biāo)。中國(guó)專利CN 101289569A公開了一種多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂吸波隱身復(fù)合材 料，其微波反射率最低為-19dB，反射率低于-IOdB的頻率范圍小于2GHz。塑料2004年第 33卷第5期66-69頁報(bào)道了一種多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的微波吸收性能，添加 5份多壁碳納米管(MWNTs)時(shí)，復(fù)合材料的微波反射率最低為-13. 89dB，反射率小于-SdB 的帶寬為3. 19GHz。使用單獨(dú)一種微波吸收填料制備得到復(fù)合材料的微波吸收頻率范圍較 窄，往往不能滿足高性能場(chǎng)合的性能需求Journal of Applied Polymer Science 在 2009 年第 111 卷 1911-1916 頁報(bào)道了 一種線型低密度聚乙烯/乙烯_辛烯共聚物/羰基鐵粉復(fù)合材料的微波吸收性能，在羰基 鐵粉用量為600份時(shí)，微波反射率最低可達(dá)到-15. 75dB。但是大量的填充羰基鐵粉不利于 制備輕質(zhì)的吸波材料，限制了其在軍事領(lǐng)域上的潛在應(yīng)用。將不同類型的微波吸收填料并用能使得各組分在性能方面優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，滿足更高的 使用要求。Journal of Applied Polymer Science 在 2009 年第 114 卷 3434-3439 頁報(bào) 道了線性低密度聚乙烯/羰基鐵粉復(fù)合材料中加入炭黑并用后，復(fù)合材料的微波反射率低 于-IOdB的頻率范圍由3GHz拓寬至6GHz，提高了復(fù)合材料的微波吸收性能。Physica B在2009年第404卷1343-1346頁報(bào)道了在丙烯酸樹脂/羰基鐵粉復(fù)合 材料中添加少量多壁碳納米管，拓寬了復(fù)合材料的微波吸收的頻率范圍，但是其微波反射 率沒有明顯變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法，采用了不相容的聚合物共 混物作為橡膠復(fù)合材料的基體。不相容的氫化丁腈橡膠和乙丙橡膠共混物在基體中形成 “海-島”結(jié)構(gòu)或雙連續(xù)相的相分離結(jié)構(gòu)，從而改變基體中多壁碳納米管和羰基鐵粉的分布， 從而拓寬了橡膠復(fù)合材料的微波吸收頻率范圍、降低了復(fù)合材料的微波反射率，有效地提高了橡膠復(fù)合材料的微波吸收性能。本發(fā)明一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法如下，以下均以重量份表示(1) 一次共混法在雙輥開煉機(jī)上將10-90份氫化丁腈橡膠、90-10份乙丙橡膠、2_40份多壁碳納米 管、20-300份羰基鐵粉、1-20份丙烯酸和0. 5-5份過氧化物硫化劑混煉10-30min，控制輥溫 為10-60°C，然后在150-190°C下硫化10-30min，得到一種微波吸收橡膠復(fù)合材料；或⑵分段共混法在雙輥開煉機(jī)上將10-90份氫化丁腈橡膠、2-40份多壁碳納米管和0. 5-5份過氧 化物硫化劑混煉5-20min，控制輥溫為10-60°C，得到氫化丁腈橡膠/碳納米管母膠；在雙輥開煉機(jī)上將90-10份乙丙橡膠、20-300份羰基鐵粉和1_20份丙烯酸混 煉5-20min，控制輥溫為10_60°C，然后在80-120°C的平板硫化儀上熱壓l_3h，再在輥溫為 10-60°C的雙輥開煉機(jī)上與0. 5-5份過氧化物硫化劑混煉l-5min，控制輥溫為10-60°C，得 到乙丙橡膠/羰基鐵粉母膠；在雙輥開煉機(jī)上將12. 5-135份氫化丁腈橡膠/碳納米管母膠與31-410份乙丙橡 膠/羰基鐵粉母膠混煉5-20min，控制輥溫為10_60°C，最后在150_190°C下硫化10-30min， 得到一種微波吸收橡膠復(fù)合材料。本發(fā)明使用的氫化丁腈橡膠的門尼粘度ML1+4100°C為30-100，丙烯腈含量為 20-60wt %，殘余碳碳雙鍵含量為0-10 %。本發(fā)明使用的乙丙橡膠的門尼粘度ML1+4125°C為30-90，乙烯含量為30_70wt%。本發(fā)明使用的多壁碳納米管的直徑為5-lOOnm，長(zhǎng)度為0. 5-10 μ m。本發(fā)明使用的羰基鐵粉的粒徑為0. 5-10 μ m。本發(fā)明使用的過氧化物硫化劑為過氧化二異丙苯、過氧化二異丙苯、二叔丁基過 氧化物、2，5- 二甲基-2，5- ( 二叔丁基過氧)己烷或過苯甲酸叔丁酯。分段共混法中將乙丙橡膠、羰基鐵粉和丙烯酸的混煉膠在80-120°C的平板硫化儀 上熱壓l_3h是為了使丙烯酸和羰基鐵粉之間發(fā)生一定的反應(yīng)，提高橡膠基體和羰基鐵粉 之間的相互作用力。本發(fā)明一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法中，采用不相容的氫化丁腈橡膠/ 乙丙橡膠共混物作為基體，通過基體中相分離結(jié)構(gòu)控制微波吸收填料在基體中的分布，提 高了橡膠復(fù)合材料的微波吸收性能。使用一次共混法制備的橡膠復(fù)合材料時(shí)，多壁碳納米 管選擇性分散在乙丙橡膠中，故乙丙橡膠形成連續(xù)相時(shí)復(fù)合材料的微波吸收性能最佳，與 單一氫化丁腈橡膠為基體的橡膠復(fù)合材料相比，在多壁碳納米管用量為10份、羰基鐵粉用 量為100份時(shí)，橡膠復(fù)合材料的微波反射率從-17. 5dB降低至-33. 2dB，且吸收頻率范圍提 高了 1. 12GHz。使用分段共混法制備的橡膠復(fù)合材料時(shí)，多壁碳納米管選擇性分散在氫化丁 腈橡膠中，故氫化丁腈橡膠形成連續(xù)相時(shí)復(fù)合材料的微波吸收性能最佳，與單一氫化丁腈 橡膠為基體的橡膠復(fù)合材料相比，橡膠復(fù)合材料的微波反射率從-17. 5dB降低至-40. 5dB， 且吸收頻率范圍提高了 0. 24GHz。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
以下實(shí)施例所用材料如下氫化丁腈橡膠(HNBR) =Therban C3446，德國(guó)Lanxess公司產(chǎn)品，門尼粘度 ML1+4100°C= 61，丙烯腈含量為34wt%，殘余雙鍵含量為4.0%。乙丙橡膠(EPM) =Keltan K740，荷蘭DSM公司產(chǎn)品，門尼粘度ML1+4125°C = 63，乙烯 含量為64wt%。多壁碳納米管(MWNTs) :NC7000,比利時(shí)Nanocyl公司產(chǎn)品，管徑約為9. 5nm,長(zhǎng)度 約為 1. 5μ 。羰基鐵粉(CIP) =Eff型，德國(guó)BASF公司產(chǎn)品，粒徑約為3 μ m。實(shí)施例1-2 (采用一次共混法制備)按表1的配方將氫化丁腈橡膠、乙丙橡膠、多壁碳納米管、羰基鐵粉、丙烯酸(AA) 和過氧化二異丙苯(DCP)在雙輥開煉機(jī)上混煉20min，控制輥溫低于60°C，然后在170°C下 硫化20min，得到一種用于微波吸收的橡膠復(fù)合材料。用傳輸-反射法測(cè)試材料的復(fù)介電常 數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率，并換算成一定厚度的微波吸收橡膠復(fù)合材料的微波反射率。比較例1按表1中的配方將氫化丁腈橡膠、多壁碳納米管、羰基鐵粉、丙烯酸和過氧化二異 丙苯在雙輥開煉機(jī)上混煉20min，控制輥溫低于60°C，然后在170°C下硫化20min，得到一種 用于微波吸收的橡膠復(fù)合材料。用傳輸_反射法測(cè)試材料的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率，并換 算成一定厚度的微波吸收橡膠復(fù)合材料的微波反射率。表1 一次共混法制備橡膠復(fù)合材料的配方(重量份數(shù))
權(quán)利要求
1.一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于制備方法如下，以下均以重量 份數(shù)表示(1) 一次共混法在雙輥開煉機(jī)上將10-90份氫化丁腈橡膠、90-10份乙丙橡膠、2-40份多壁碳納米管、 20-300份羰基鐵粉、1-20份丙烯酸和0. 5-5份過氧化物硫化劑混煉10-30min，控制輥溫為 10-60°C，然后在150-190°C下硫化10-30min，得到一種微波吸收橡膠復(fù)合材料；或(2)分段共混法在雙輥開煉機(jī)上按將10-90份氫化丁腈橡膠、2-40份多壁碳納米管和0. 5-5份過氧化 物硫化劑混煉5-20min，控制輥溫為10-60°C，得到氫化丁腈橡膠/碳納米管母膠；在雙輥開煉機(jī)上將90-10份乙丙橡膠、20-300份羰基鐵粉和1-20份丙烯酸混煉 5-20min,控制輥溫為10-60°C，然后在80-120°C的平板硫化儀上熱壓l_3h，再在輥溫為 10-60°C的雙輥開煉機(jī)上與0. 5-5份過氧化物硫化劑混煉l-5min，控制輥溫為10_60°C，得 到乙丙橡膠/羰基鐵粉母膠；在雙輥開煉機(jī)上將上述氫化丁腈橡膠/碳納米管母膠與乙丙橡膠/羰基鐵粉母膠混煉 5-20min，控制輥溫為10_60°C，最后在150_190°C下硫化10-30min，得到一種微波吸收橡膠 復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征是氫化丁 腈橡膠的門尼粘度ML1+4100°C為30-100，丙烯腈含量為20-60wt%，殘余碳碳雙鍵含量為 0-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征是乙丙橡膠 的門尼粘度ML1+4125°C為30-90，乙烯含量為30_70wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征是多壁碳納 米管的直徑為5-100nm，長(zhǎng)度為0. 5-10 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征是羰基鐵粉 的粒徑為0. 5-10 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征是過氧化物 硫化劑為過氧化二異丙苯、二叔丁基過氧化物、2，5- 二甲基_2，5-( 二叔丁基過氧)己烷或 過苯甲酸叔丁酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波吸收橡膠復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明采用不相容的氫化丁腈橡膠和乙丙橡膠共混作為橡膠復(fù)合材料的基體，共混物在基體中形成的相分離結(jié)構(gòu)可以控制橡膠復(fù)合材料中多壁碳納米管和羰基鐵粉的分布，提高橡膠復(fù)合材料的微波吸收性能。本發(fā)明使用一次共混法和分段共混法制備了微波吸收橡膠復(fù)合材料。在多壁碳納米管用量為10份、羰基鐵粉用量為100份時(shí)，與單一氫化丁腈橡膠為基體的橡膠復(fù)合材料相比，使用一次共混法制備的橡膠復(fù)合材料的微波反射率從-17.5dB降低至-40.5dB，且吸收頻率范圍提高了1.12GHz；使用分段共混法制備的橡膠復(fù)合材料的微波反射率從-17.5dB降低至-33.2dB，且吸收頻率范圍提高了0.24GHz。
文檔編號(hào)C08K7/00GK102108174SQ20101061820
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者任文壇, 張勇, 李佳, 翟瀅皓 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)