[发明专利]原料组合物、硅橡胶复合材料、其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种原料组合物、硅橡胶复合材料、其制备方法和应用。具体的，所述原料组合物包括以下组分：硅橡胶、白炭黑、Fe₃O₄、石墨烯、改性剂、润滑剂和交联剂；所述Fe₃O₄的中值粒径为600‑1000nm，所述改性剂为六甲基二硅氮烷。由本发明原料组合物制得的硅橡胶复合材料兼具优异电磁屏蔽性能、力学性能和耐老化性能，且制备工艺简单，有利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及原料组合物、硅橡胶复合材料、其制备方法和应用。

背景技术

随着技术发展与创新，电磁波污染已成为人类健康和生态环境的严重威胁。为了消除电磁辐射，研究人员选择用导电或磁性材料屏蔽电磁干扰(EMI)。材料的EMI屏蔽效果包括屏蔽中的吸收，反射和多次反射。最大化电磁吸收并将其转化为热能被认为是最有前途和有效的解决方案，因此，具有高吸收率、轻薄、密度低的电磁吸收材料的设计和探索具有重要的科学意义。同时，吸波复合材料不仅要对电磁波进行吸收和衰减，还必须考虑其使用的环境条件。如电磁波吸收片材用于雷达、潜艇、导弹制动区域外侧时，必须具有良好的耐温性能、耐介质性能和耐老化性能；同时在精密电子仪器和医疗设备内部，质量轻、厚度薄且具有一定柔韧性的吸波材料才可以满足要求。

中国专利CN109082123A公开了一种石墨烯改性硅橡胶复合材料的制备方法，该方法先将石墨烯与八甲基环四硅氧烷(D4)和四甲基四乙烯基环四硅氧烷(V4)在阴离子催化剂下反应并均匀混合，后加入其他助剂形成电磁屏蔽材料。中国专利CN108165019A公开了一种具有三维网络骨架的硅橡胶电磁屏蔽材料的制备方法，该方法是先构建三维连续的石墨烯/碳纳米管导电网络骨架，然后在回填硅橡胶，硫化定型。中国专利CN112143236A提供了一种液体硅橡胶电磁屏蔽材料的制备方法，在部分石墨烯中使用铂催化剂引入双键，与含氢硅油发生键合，并与碳纳米管和苯胺共同作用形成导电通路达到电磁屏蔽的作用。中国专利CN108977093B提供了一种加入微结构夹层的柔性硅橡胶吸波材料的制备方法，该方法是先将相邻的聚酰亚胺薄膜贯穿，再用流延或刮刀的方式将硅橡胶做成膜覆盖在聚酰亚胺膜的一面，重复操作后覆盖于另一面，最后固化形成柔性吸波复合材料。

尽管上述方法均能制备电磁屏蔽硅橡胶材料，但是依然存在一些不足：1，制备步骤使用芳胺类试剂，具有挥发性和毒性，不符合绿色化学发展的理念。2，复合材料只关注在低频下(f＜1GHz)电磁屏蔽性能，力学性能(拉伸强度、硬度、断裂伸长率、撕裂强度)和耐环境性较差，材料寿命短，无法在恶劣天气环境下长期使用。3，制备过程工序复杂，催化剂价格昂贵，不利于工业化生产。

因此，研究一种兼具电磁屏蔽性能和较强力学性能(拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度)，同时耐老化性能优异，制备工艺简便的硅橡胶复合材料及其制备方法具有十分重要的科研意义和现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术电磁屏蔽硅橡胶材料力学性能和耐环境性较差，使用寿命短，制备工艺复杂的缺陷，提供一种原料组合物、硅橡胶复合材料、其制备方法和应用。本发明硅橡胶复合材料兼具优异电磁屏蔽性能、力学性能和耐老化性能，且制备工艺简单，有利于工业化生产。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种硅橡胶复合材料的原料组合物，其包括以下组分：硅橡胶、白炭黑、Fe₃O₄、石墨烯、改性剂、润滑剂和交联剂；所述Fe₃O₄的中值粒径(D50)为600-1000nm，所述改性剂为六甲基二硅氮烷(HMDS)；

其中，硅橡胶、白炭黑、Fe₃O₄、石墨烯和润滑剂的质量比为100：(30-50)：(1-30)：(0.5-2)：(1-10)，改性剂和白炭黑的质量比为(15-25)：100；