橡胶吸波材料
发布时间：2011/12/05 作者: 翟滢皓 吴文敬 张勇 任文坛 来源: 中国橡胶网
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目前电子电气设备的广泛使用形成了复杂的电磁环境，带来了电磁辐射、电磁干扰等问题。微波吸收材料能够耗散入射到物体表面的微波能量，降低微波对于人体健康、精密电子仪器等的不利影响。已有的研究中，碳材料填充的吸波复合材料主要以环氧树脂等热固性塑料为基体，而以碳填料填充的轻质、强吸收的橡胶吸波材料少有研究。另外，用聚合物共混物控制不同填料在基体中的分散，制备高性能吸波材料的研究也未有报道。
本研究中将多壁碳纳米管（MWCNT）、导电炭黑（CCB）和碳纤维（CF）与氢化丁腈橡胶（HNBR）共混制备了吸波复合材料，研究了不同碳填料对于复合材料复介电常数和吸波性能的影响。在相同填料用量下，HNBR/MWCNT复合材料具有最高的复介电常数。三种碳填料填充的HNBR复合材料的介电常数随填料用量的变化均可以符合有效介质理论。HNBR/MWCNT复合材料的吸波性能优于HNBR/CCB和HNBR/CF复合材料。HNBR中加入10份MWCNT后，复合材料的在14.3 GHz处的微波反射率最低可达-49.3 dB。
通过稀土氧化物（REO）和丙烯酸（AA）的反应，在HNBR基体中制备了HNBR/MWCNT/REO/AA复合材料。原位生成的稀土丙烯酸盐对于提高HNBR/MWCNT复合材料的复介电常数有协同效应。HNBR/MWCNT/REO/AA复合材料的复介电常数的明显高于HNBR/MWCNT复合材料，且HNBR/MWCNT/REO/AA复合材料具有更长的介电松弛时间和电导率。HNBR/MWCNT（100/5）复合材料在16.3 GHz处反射率最低为-15.1 dB，而HNBR/MWCNT/REO/AA（100/5/30/34.8）复合材料在12.0 GHz处反射率可达-48.8 dB。原位生成稀土丙烯酸盐后更强的界面极化和更高的电导率是复合材料具有更好吸波性能的主要原因。
以不相容的HNBR和乙丙橡胶（EPM）作为吸波材料的基体，通过分段共混的方法，将MWCNT和碳基铁粉（CIP）分别选择性的分散在HNBR和EPM中。通过改变HNBR/EPM比例可以控制MWCNT和CIP在基体中呈连续相、双连续相或分散相，从而调节复合材料的复介电常数和复磁导率，增强复合材料的吸波性能。研究表明，当HNBR/EPM比例为75/25，HNBR和MWCNT形成连续相，而EPM和CIP为分散相时，复合材料具有最佳的吸波性能。在MWCNT量为10份、CIP用量为100份时，与单一HNBR为基体的复合材料相比，使用HNBR/EPM共混物复合材料的微波反射率从-39.9 dB降低至-57.7 dB，且-10 dB吸收频率范围提高了0.4 GHz。
