一种多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料及其制备方法

本发明属于电磁波吸收材料领域，更具体地，涉及一种多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料及其制备方法。

背景技术：

1、雷达吸波材料(radar absorbing material，ram)是指能够吸收或者大幅衰减入射电磁波的一类材料。按照材料的成型工艺和承载能力可以分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料两类。根据实际应用的需求，业内对微波吸波材料提出了“薄、轻、宽、强”的共性目标。雷达吸波材料通过介电损耗、磁损耗或者欧姆损耗将入射电磁波能量转化为热能，实现电磁波吸收或衰减的效果，被广泛应用于微波领域。

2、传统的吸波材料多使用磁性吸波材料，磁性吸波材料通过磁损耗达到较好的阻抗匹配进行吸波，但是磁性吸波材料一般使用金属微粉以及铁氧体等，它们本身密度大质量重，严重限制了其在轻质量的场合中的应用；介电损耗型吸波材料如炭黑石墨等密度较小，但是它们能提供的介电损耗能力不足，只能通过增大填充量来增大吸波能力，而填料质量分数的增加带来重量的增加以及制备工艺的困扰和制备成本的增加。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料及其制备方法，其中通过对吸波材料的组成及相应制备方法进行改进，得到的复合吸波材料包括吸波填料和环境适配性良好的硅橡胶体系，吸波填料采用的材料为多壁碳纳米管(例如可以为工业级多壁碳纳米管)，橡胶体系为环境适配性良好的硅橡胶，得到的复合吸波材料是一种介电损耗型材料。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料，其特征在于，该复合吸波材料是以多壁碳纳米管为吸波填料，通过将吸波填料分散在硅橡胶体系中得到的：该复合吸波材料对应使用的原料同时包括硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂。

3、作为本发明的进一步优选，所述复合吸波材料对应使用的原料，按重量百分比计包括：硅橡胶92％～97％，多壁碳纳米管1.5％～6.5％，硫化剂1％～2％。

4、作为本发明的进一步优选，所述复合吸波材料对应使用的原料，按重量百分比计包括：硅橡胶95％～97％，多壁碳纳米管1.5％～3.5％，硫化剂1.5％。

5、按照本发明的另一方面，本发明提供了上述多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6、(1)称取硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂作为原料；

7、(2)首先，将所述硅橡胶加入至开炼机中开炼至炼软；然后，加入所述多壁碳纳米管和所述硫化剂混入硅橡胶开炼，其中，每向硅橡胶中加入一种原料，均开炼若干次以混合均匀得到坯料；

8、(3)将步骤(2)得到的坯料在捏合机中继续进行混合搅拌至均匀；接着，将得到的坯料转移至模具中，并通过热硫化成型工艺进行成型，即可得到多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料。

9、作为本发明的进一步优选，步骤(1)具体是称取硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂作为原料使硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂三者的质量之比满足(92～97)：(1.5～6.5)：(1～2)；

10、优选的，步骤(1)具体是称取硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂作为原料使硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂三者的质量之比满足(95～97)：(1.5～3.5)：1.5。

11、作为本发明的进一步优选，步骤(1)中，所述硅橡胶的密度为1.22g/cm3；

12、所述多壁碳纳米管的纯度大于95％，外径在7-15nm之间，长度在5-15μm之间。

13、作为本发明的进一步优选，步骤(2)中，所述多壁碳纳米管和所述硫化剂均采用多次加入的形式以混入硅橡胶，并且，每次加入，均开炼若干次；

14、优选的，所述多壁碳纳米管和所述硫化剂均是采用每次加入的量占对应原料总质量的1％，并且，每次加入后均以开炼10-15次的形式进行混合开炼。

15、作为本发明的进一步优选，步骤(3)中，所述热硫化成型工艺所施加的热硫化压强为0mpa-10mpa，热硫化的温度为150℃-200℃，热硫化时间为15min-25min。

16、按照本发明的再一方面，本发明提供了上述多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料作为雷达吸波材料的应用。

17、作为本发明的进一步优选，所述应用具体是作为x波段的吸波材料的应用，x波段的频率为8-12ghz。

18、通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：一方面，其本身密度较小，可以满足轻型化要求；另一方面，本发明使用的多壁碳纳米管吸波填料尤其在较小的填充情况下(多壁碳纳米管在复合材料整体里的质量百分占比可以为1.5％～6.5％，可优选仅为1.5％～3.5％，质量百分占比可低至1.5％)就可以提供稳定的高介电常数高损耗的微波吸收条件，使之更好的进行阻抗匹配来增强微波吸收能力，达到宽带的强吸收效果。同时本发明选择多壁碳纳米管填充硅橡胶基可继承硅橡胶柔软、易剪裁、耐腐蚀性强以及粘附性强等特点来增强复合材料的环境匹配能力以及适应能力。并且，该复合吸波材料生产原料易得、生产工艺简单、成本低、可以规模化生产。

19、本发明得到的多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料，是介电损耗型吸波材料，尤其可在x波段应用。如后文实施例所示例的，即使多壁碳纳米管质量百分占比不超过3.5％，基于本发明得到的复合材料仍可以应用于实现x波段的宽带强吸收。

技术特征：

1.一种多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料，其特征在于，该复合吸波材料是以多壁碳纳米管为吸波填料，通过将吸波填料分散在硅橡胶体系中得到的：该复合吸波材料对应使用的原料同时包括硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂。

2.如权利要求1所述多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料，其特征在于，所述复合吸波材料对应使用的原料，按重量百分比计包括：硅橡胶92％～97％，多壁碳纳米管1.5％～6.5％，硫化剂1％～2％。

3.如权利要求1所述多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料，其特征在于，所述复合吸波材料对应使用的原料，按重量百分比计包括：硅橡胶95％～97％，多壁碳纳米管1.5％～3.5％，硫化剂1.5％。

4.如权利要求1至3任意一项所述多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，步骤(1)具体是称取硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂作为原料使硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂三者的质量之比满足(92～97)：(1.5～6.5)：(1～2)；

6.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硅橡胶的密度为1.22g/cm3；

7.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述多壁碳纳米管和所述硫化剂均采用多次加入的形式以混入硅橡胶，并且，每次加入，均开炼若干次；

8.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述热硫化成型工艺所施加的热硫化压强为0mpa-10mpa，热硫化的温度为150℃-200℃，热硫化时间为15min-25min。

9.如权利要求1－3任意一项所述多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料作为雷达吸波材料的应用。

10.如权利要求9所述应用，其特征在于，所述应用具体是作为x波段的吸波材料的应用，x波段的频率为8-12ghz。

技术总结本发明属于电磁波吸收材料领域，公开了一种多壁碳纳米管填充硅橡胶基复合吸波材料及其制备方法，该复合吸波材料是以多壁碳纳米管为吸波填料，通过将吸波填料分散在硅橡胶体系中得到的：该复合吸波材料对应使用的原料同时包括硅橡胶、多壁碳纳米管和硫化剂。本发明通过对吸波材料的组成及相应制备方法进行改进，得到的复合吸波材料包括吸波填料和环境适配性良好的硅橡胶体系，吸波填料采用的材料为多壁碳纳米管，橡胶体系为环境适配性良好的硅橡胶，得到的复合吸波材料是一种介电损耗型材料。并且，该复合吸波材料生产原料易得、生产工艺简单、成本低、可以规模化生产。技术研发人员：别少伟,曾磊,江建军受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18