论文部分内容阅读
以硅橡胶为基体的复合型导电高分子材料因成型快、制备工艺简单、便于加工等优势而受到广泛关注。本文通过对碳纤维、石墨、导电钛白粉、银粉、碳纳米管等导电填料制备出硅橡胶复合材料,并进行性能比对,着重研究了碳纳米管／硅橡胶复合材料的导电性和电磁屏蔽性能。系统的研究了微波处理、提纯、剪切分散、球磨等工艺对碳纳米管微观组织以及对复合材料电磁屏蔽性能的影响。研究表明,在碳纳米管的预处理过程中,微波处理能够消除CNTs中的非晶碳并提高石墨化程度,减少CNTs的结构缺陷；采用硫酸和硝酸配制出的混酸氧化可以将碳纳米管的纯度提纯到95%以上；机械球磨会使CNTs的管壁产生裂口,增加管端的数量,长时间的球磨会导致CNTs的碳管长度大幅度降低,甚至形成碳颗粒。导电高分子材料中填料会在基体中形成导电网络,在石墨含量为5wt%时石墨／硅橡胶复合材料的体积电阻率下降到6.3×1010Ω·cm,石墨含量在5～15wt%这区间,材料的体积电阻率变化较小,含量到30%时,电阻率下降到105Ω·cm。碳纤维和石墨对复合材料的导电性能影响相近,碳纤维含量为20%时,材料的电阻率下降到109Ω·cm,含量为35wt%时,电阻率下降到了105Ω·cm。碳纳米管可以大幅度的提高复合材料的导电性能,随着碳纳米管含量的提高,复合材料的电阻率呈下降趋势,当碳纳米管的加载量为12%时,CNTs/硅橡胶复合材料的体积电阻下降了10个数量级,达到了103Ω·cm。复合材料的电磁屏蔽性能随着电阻的下降而提高,对于碳纤维／复合电磁屏蔽材料,碳纤维含量的增加会提高其屏蔽性能,高添加量的体系中会形成有效的导电通道,会增大电磁波的损耗。碳纤维的添加量为60wt%时,屏蔽性能变化相对平滑。说明导电通道已经基本形成,再继续增大添加量对屏蔽性能的影响不大,受碳纤维自身电磁性能的影响,在0.03～1500MHz屏蔽区间,碳纤维／复合材料屏蔽峰值只可达到23dB。碳纳米管的导电性能要远优于碳纤维,低含量的碳纳米管就可以达到高含量碳纤维复合材料的屏蔽效果,12wt%的CNTs可使得硅橡胶复合材料的屏蔽性能在100-1000MHz检测频率区间达到27.5-30dB。