碳納米管-硅橡膠復合電磁屏蔽材料的研制.pdf

1、以硅橡膠為基體的復合型導電高分子材料因成型快、制備工藝簡單、便于加工等優(yōu)勢而受到廣泛關注。本文通過對碳纖維、石墨、導電鈦白粉、銀粉、碳納米管等導電填料制備出硅橡膠復合材料,并進行性能比對,著重研究了碳納米管／硅橡膠復合材料的導電性和電磁屏蔽性能。系統(tǒng)的研究了微波處理、提純、剪切分散、球磨等工藝對碳納米管微觀組織以及對復合材料電磁屏蔽性能的影響。
　　 研究表明,在碳納米管的預處理過程中,微波處理能夠消除CNTs中的非晶碳并提高石

2、墨化程度,減少CNTs的結構缺陷；采用硫酸和硝酸配制出的混酸氧化可以將碳納米管的純度提純到95％以上；機械球磨會使CNTs的管壁產(chǎn)生裂口,增加管端的數(shù)量,長時間的球磨會導致CNTs的碳管長度大幅度降低,甚至形成碳顆粒。導電高分子材料中填料會在基體中形成導電網(wǎng)絡,在石墨含量為5wt％時石墨／硅橡膠復合材料的體積電阻率下降到6.3×1010Ω·cm,石墨含量在5～15wt％這區(qū)間,材料的體積電阻率變化較小,含量到30％時,電阻率下降到105

3、Ω·cm。碳纖維和石墨對復合材料的導電性能影響相近,碳纖維含量為20％時,材料的電阻率下降到109Ω·cm,含量為35wt％時,電阻率下降到了105Ω·cm。碳納米管可以大幅度的提高復合材料的導電性能,隨著碳納米管含量的提高,復合材料的電阻率呈下降趨勢,當碳納米管的加載量為12％時,CNTs／硅橡膠復合材料的體積電阻下降了10個數(shù)量級,達到了103Ω·cm。
　　 復合材料的電磁屏蔽性能隨著電阻的下降而提高,對于碳纖維／復合電磁

4、屏蔽材料,碳纖維含量的增加會提高其屏蔽性能,高添加量的體系中會形成有效的導電通道,會增大電磁波的損耗。碳纖維的添加量為60wt％時,屏蔽性能變化相對平滑。說明導電通道已經(jīng)基本形成,再繼續(xù)增大添加量對屏蔽性能的影響不大,受碳纖維自身電磁性能的影響,在0.03～1500MHz屏蔽區(qū)間,碳纖維／復合材料屏蔽峰值只可達到23dB。碳納米管的導電性能要遠優(yōu)于碳纖維,低含量的碳納米管就可以達到高含量碳纖維復合材料的屏蔽效果,12wt％的CNTs可使