橡膠吸波材料
發(fā)布時間：2011/12/05 作者: 翟瀅皓 吳文敬 張勇 任文壇 來源: 中國橡膠網(wǎng)
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目前電子電氣設(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。微波吸收材料能夠耗散入射到物體表面的微波能量，降低微波對于人體健康、精密電子儀器等的不利影響。已有的研究中，碳材料填充的吸波復(fù)合材料主要以環(huán)氧樹脂等熱固性塑料為基體，而以碳填料填充的輕質(zhì)、強(qiáng)吸收的橡膠吸波材料少有研究。另外，用聚合物共混物控制不同填料在基體中的分散，制備高性能吸波材料的研究也未有報道。
本研究中將多壁碳納米管（MWCNT）、導(dǎo)電炭黑（CCB）和碳纖維（CF）與氫化丁腈橡膠（HNBR）共混制備了吸波復(fù)合材料，研究了不同碳填料對于復(fù)合材料復(fù)介電常數(shù)和吸波性能的影響。在相同填料用量下，HNBR/MWCNT復(fù)合材料具有最高的復(fù)介電常數(shù)。三種碳填料填充的HNBR復(fù)合材料的介電常數(shù)隨填料用量的變化均可以符合有效介質(zhì)理論。HNBR/MWCNT復(fù)合材料的吸波性能優(yōu)于HNBR/CCB和HNBR/CF復(fù)合材料。HNBR中加入10份MWCNT后，復(fù)合材料的在14.3 GHz處的微波反射率最低可達(dá)-49.3 dB。
通過稀土氧化物（REO）和丙烯酸（AA）的反應(yīng)，在HNBR基體中制備了HNBR/MWCNT/REO/AA復(fù)合材料。原位生成的稀土丙烯酸鹽對于提高HNBR/MWCNT復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)有協(xié)同效應(yīng)。HNBR/MWCNT/REO/AA復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)的明顯高于HNBR/MWCNT復(fù)合材料，且HNBR/MWCNT/REO/AA復(fù)合材料具有更長的介電松弛時間和電導(dǎo)率。HNBR/MWCNT（100/5）復(fù)合材料在16.3 GHz處反射率最低為-15.1 dB，而HNBR/MWCNT/REO/AA（100/5/30/34.8）復(fù)合材料在12.0 GHz處反射率可達(dá)-48.8 dB。原位生成稀土丙烯酸鹽后更強(qiáng)的界面極化和更高的電導(dǎo)率是復(fù)合材料具有更好吸波性能的主要原因。
以不相容的HNBR和乙丙橡膠（EPM）作為吸波材料的基體，通過分段共混的方法，將MWCNT和碳基鐵粉（CIP）分別選擇性的分散在HNBR和EPM中。通過改變HNBR/EPM比例可以控制MWCNT和CIP在基體中呈連續(xù)相、雙連續(xù)相或分散相，從而調(diào)節(jié)復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率，增強(qiáng)復(fù)合材料的吸波性能。研究表明，當(dāng)HNBR/EPM比例為75/25，HNBR和MWCNT形成連續(xù)相，而EPM和CIP為分散相時，復(fù)合材料具有最佳的吸波性能。在MWCNT量為10份、CIP用量為100份時，與單一HNBR為基體的復(fù)合材料相比，使用HNBR/EPM共混物復(fù)合材料的微波反射率從-39.9 dB降低至-57.7 dB，且-10 dB吸收頻率范圍提高了0.4 GHz。
