挤出型镀镍石墨/硅橡胶导电复合材料的制备与性能

论文摘要

高导电橡胶（体积电阻率≤0.1ohm-cm）具有良好的柔软性和弹性,通过弹性形变可以填满各种复杂形状和表面的缝隙,起到优良的环境密封性能,同时通过导电填料和橡胶基体的配合设计,制备出在宽广频率范围内具有优良的电磁密封性能的材料,而且材料成型方法简单,可根据实际需求任意裁剪制造不同复杂形状的产品,因而广泛用于屏蔽效能要求较高的电子设备。本论文以硅橡胶为基体,镀镍石墨为分散相,制备了高导电橡胶复合材料。研究了镀镍石墨的用量、配合剂种类和用量以及制备工艺对复合材料硫化性能、导电性能以及力学性能的影响;确定了导电填料的最佳逾渗值,对复合材料导电机理进行了初步探究；同时进行了对形变、拉伸及热老化对复合材料导电稳定性影响的研究。研究了不同镀镍石墨用量对复合材料性能的影响。结果表明：随着镀镍石墨用量的增加,体积电阻率逐步下降,并且出现逾渗现象,逾渗值范围为180-200份,满足复合材料导电性能要求的最佳镀镍石墨用量为200份。研究了偶联剂种类和用量,硫化剂用量对复合材料性能的影响。结果发现,用含有双键的硅烷偶联剂处理镀镍石墨后,复合材料的硫化时间明显延长,硫化速率降低。通过对采用不同种类的偶联剂处理得到的复合材料的硫化程度,体积电阻率的研究得出,采用6份A-151对镀镍石墨表面进行处理,复合材料的导电性能和力学性能均得到提高。当填料用量为200phr时,硫化剂的最佳用量为8phr。研究了形变、拉伸、热老化对复合材料导电稳定性的影响。研究发现,形变越大,复合材料的填料网络被破坏程度越大,网络的恢复程度越低；拉伸形变越大,对复合材料的导电网络破坏越大；回复时间越长,导电网络回复的程度就越高；随着老化时间的延长,复合材料的体积电阻率总体下降。研究了混炼时间、混炼胶停放时间和硫化温度对复合材料性能的影响。研究显示：随着开炼机混炼时间的增加,复合材料的焦烧时间缩短,硫化程度提高,体积电阻率升高,力学性能下降；混炼胶停放时间对复合材料的体积电阻率影响显著,一般停放时间为48小时；硫化温度的升高提高了硫化剂反应活性,但也加速了交联键的断裂,两者的竞争效应使硫化程度先升高然后降低

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 电磁屏蔽
• 1.1.1 电磁屏蔽原理
• 1.1.2 电磁屏蔽效能（SE）
• 1.1.3 电磁屏蔽效能的测试方法
• 1.1.4 电磁屏蔽材料
• 1.2 导电高分子屏蔽材料
• 1.2.1 结构型导电高分子材料
• 1.2.2 复合型导电高分子材料
• 1.3 填充复合型屏蔽材料
• 1.3.1 填充型导电高分子的导电机理
• 1.3.2 填充型导电高分子材料的分类
• 1.4 电磁屏蔽导电橡胶的研究与应用
• 1.4.1 电磁屏蔽导电橡胶的研究
• 1.4.2 电磁屏蔽导电橡胶材料的应用
• 1.5 论文选题的目的、意义及创新点
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原材料及配方
• 2.1.1 实验原材料
• 2.1.2 实验配方
• 2.2 实验设备及测试仪器
• 2.3 制备工艺
• 2.3.1 工艺流程图
• 2.3.2 工艺简介
• 2.3.3 填料处理工艺
• 2.3.4 哈克密炼工艺
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 硫化性能测试
• 2.4.2 动态力学性能分析
• 2.4.3 力学性能
• 2.4.4 导电性能
• 2.4.5 导电稳定性能—拉伸形变测试
• 2.4.6 环境扫描电镜（ESEM）分析
• 2.4.7 红外光谱（IR）分析
• 第三章 组成对镀镍石墨/硅橡胶导电复合材料性能的影响
• 3.1 概述
• 3.2 偶联剂种类对复合材料性能的影响
• 3.2.1 偶联剂种类对复合材料硫化特性的影响
• 3.2.2 偶联剂种类对复合材料电学及力学性能的影响
• 3.3 偶联剂用量对复合材料性能的影响
• 3.3.1 A-151用量对硅橡胶硫化特性的影响
• 3.3.2 A-151用量对镀镍石墨/硅橡胶复合材料硫化特性的影响
• 3.3.3 A-151用量对镀镍石墨/硅橡胶复合材料电学及力学性能的影响
• 3.4 填料用量对复合材料性能的影响
• 3.4.1 填料用量对复合材料硫化性能的影响
• 3.4.2 填料用量对复合材料体积电阻率的影响
• 3.5 硫化剂用量对复合材料性能的影响
• 3.5.1 硫化剂用量对加入偶联剂硅橡胶体系性能的影响
• 3.5.2 硫化剂用量对无偶联剂组分复合材料性能的影响
• 3.5.3 硫化剂用量的确定
• 第四章 制备工艺对镀镍石墨/硅橡胶导电复合材料性能的影响
• 4.1 概述
• 4.2 填料处理工艺对复合材料性能的影响
• 4.2.1 填料处理工艺对复合材料硫化性能的影响
• 4.2.2 填料处理工艺对复合材料电学及力学性能的影响
• 4.3 混炼工艺对复合材料性能的影响
• 4.3.1 不同混炼设备对复合材料性能的影响
• 4.3.2 哈克密炼中采用不同混炼方法对复合材料性能的影响
• 4.3.3 双辊开炼机混炼时间对复合材料性能的影响
• 4.4 混炼胶停放时间对复合材料性能的影响
• 4.4.1 混炼胶停放不同时间对复合材料硫化特性的影响
• 4.4.2 混炼胶停放不同时间对体积电阻率的影响
• 4.5 硫化工艺对复合材料性能的影响
• 4.5.1 烘箱硫化工艺对复合材料性能的影响
• 4.5.2 热空气烘道硫化工艺对复合材料性能的影响
• 4.6 挤出工艺对复合材料性能的影响
• 4.6.1 挤出机螺杆转速对复合材料体积电阻率的影响
• 4.6.2 挤出速率对复合材料力学性能的影响
• 第五章 导电稳定性初步研究
• 5.1 概述
• 5.2 形变对复合材料网络结构的影响
• 5.2.1 循环次数和回复时间对复合材料填料网络的影响
• 5.2.2 形变对复合材料填料网络的影响
• 5.3 拉伸对复合材料导电性能的影响
• 5.3.1 拉伸应变对复合材料体积电阻率的影响
• 5.3.2 拉伸应变下的保持时间和回复时间对复合材料体积电阻率的影响
• 5.4 热老化时间对复合材料导电稳定性的影响
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果和发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件