CN111893758B - 一种航空器用电磁屏蔽密封橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子材料领域，涉及一种电磁屏蔽密封橡胶的制备方法。本发明将介电损耗吸收型的碳材料和同时为反射损耗吸收型和磁损耗吸收型的金属，通过“芯‑层”结构设计相结合，在尽可能降低高密度金属含量的情况下，获得高屏蔽效能、低密度电磁屏蔽橡胶。具有以下优点：（1）将磁性金属镍、铁与碳材料复合形成三元组分橡胶，大幅增加电磁屏蔽密封橡胶的电磁屏蔽效能（85.53 dB）。（2）以力学性能优异的碳纤维作为基底，提高电磁屏蔽橡胶的抗拉强度至359.2 MPa。（3）通过“芯‑层”结构设计，并控制工艺条件，得到密度为1.42 g/cm3的低密度电磁屏蔽橡胶。（4）导电橡胶沿碳纤维布（芯层）经/纬夹角45º延伸，断裂伸长率为52.3%。

Description

一种航空器用电磁屏蔽密封橡胶及其制备方法
技术领域
本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种航空器用电磁屏蔽密封橡胶及其制备方法。
背景技术
随着航空技术的发展，航空***中对飞行器形成电磁波和电磁射线干扰的仪器逐渐增加。大量通信设备、雷达及其他密集电子设备的使用，使得航空器对电磁兼容和电磁屏蔽的技术要求越来越高，需要高性能的屏蔽材料满足飞机的正常工作需求，提高仪器仪表等电子设备的工作强度。电磁屏蔽密封橡胶作为一种功能性材料，具备稳定的电磁屏蔽性能、良好的物理机械性能和优异的水汽密封性能，主要应用于飞机的设备舱、蒙皮、口盖及电子设备等部位。目前，电磁屏蔽密封橡胶主要包括掺杂型橡胶和层状型橡胶。掺杂型橡胶是指将导电填料（如金属颗粒或碳类导电填料）填充至橡胶基体中。反射损耗主导的金属作为填料时，电磁屏蔽橡胶通常具有电磁屏蔽效能，但金属密度大，难以满足航空***中轻量化的需求。李彦奎等人（李彦奎,张贵恩,杨晓炯,张锐,李静.云南化工,2019,46(04):142-143.）通过改变二段硫化工艺制备镀银铝粉/甲基乙烯基硅橡胶电磁屏蔽导电橡胶并研究其材料性能，该橡胶具有大于80 dB的良好屏蔽效能，断裂伸长率大于185 %，但力学强度较低，抗拉强度仅为1.38 MPa。何晓哲等人（何晓哲,侯琳,易辉,陈建博.特种橡胶制品,2013,34(04):43-46.）则研究了硅橡胶基底的镀银铝粉填充电磁屏蔽橡胶。当镀银铝粉用量为260份时，该橡胶的导电性能稳定且综合性能最优。该电磁屏蔽橡胶的屏蔽效能在60 dB以上，断裂伸长率为150 %，抗拉强度仅为2.6 MPa。碳基材料掺杂橡胶韧性较好，密度小，但导电性不足，较难满足航天设备精密电子设备的高屏蔽效能要求（60-90dB）。赵宜武等人（赵宜武,邹华,田明,张立群,李淑环.橡胶工业,2015,62(01):5-9.）以三元乙丙橡胶（EPDM）为基体，导电炭黑为导电填料制备电磁屏蔽橡胶。测试表明，该橡胶的断裂伸长率可达232 %，但拉伸强度仅为17.9 MPa，电磁屏蔽效能为26.89 dB，屏蔽能力有限。戚敏等人（戚敏,方庆红.橡胶工业,2018,65(08):890-893.）采用机械共混法制备导电炭黑/杜仲橡胶复合材料，并研究导电炭黑用量对复合材料导电性能和电磁屏蔽性能的影响。研究发现，当导电炭黑用量为20份时，复合材料最大电磁屏蔽效能达到33.2 dB，仅能满足一般工业或者商业用电子设备要求；断裂伸长率为470%，拉伸强度仅为22.0MPa。可见掺杂型橡胶有一定缺点，填料的均匀性较难控制，需要控制硫化条件以及偶联剂的使用，同时材料的力学性能不高。相比之下，层状型橡胶制备方式简单，仅需要在具有电磁屏蔽性能的柔性基底表面沉积橡胶涂层。通常通过化学镀、电镀、真空镀等工艺使织物表面金属化得到该电磁屏蔽柔性基底，其中化学镀因其操作简单、成本低廉、化学镀层致密均匀等特点成为制备表面金属化织物常用的方法。将表面金属化织物作为层状橡胶材料的中间层，能够同时改善电磁屏蔽密封橡胶的机械性能，电磁屏蔽效能和加热性能等。
我国C919大型客机项目对电磁屏蔽密封橡胶的技术要求为：密度≤1.85g/cm3；抗拉强度≥350MPa，断裂伸长率≥5%，电磁屏蔽效能SE≥80dB，公开报道的橡胶材料均只能满足部分要求，并不满足上述全部指标要求。本发明针对C919大型客机项目需求，通过“芯-层”结构设计，制备出符合全部技术指标的密封橡胶，解决国家重大项目“卡脖子”问题，使关键核心材料实现自主化，具有重大意义。
本发明的核心技术在于充分利用碳纤维及碳纳米管是介电损耗吸收型电磁屏蔽材料，磁性金属既是反射损耗型电磁屏蔽材料，又是磁损耗吸收型电磁屏蔽材料的特点，通过“芯-层”结构设计，使得吸收损耗与反射损耗协同，吸收损耗中介电损耗与磁损耗协同，在尽可能降低高密度金属含量的情况下，获得高屏蔽效能、低橡胶密度；通过结构设计，使导电橡胶沿碳纤维布（芯层）经/纬夹角45º延伸，极大提升了导电橡胶的断裂伸长率，克服常规长纤碳纤维导电橡胶断裂伸长率低于2%的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种符合航空器对电磁屏蔽密封橡胶特定技术要求的电磁屏蔽橡胶及其制备方法。
本发明中，所述航空器对电磁屏蔽密封橡胶的特定技术要求是：密度≤1.85g/cm3，抗拉强度≥350MPa，断裂伸长率≥5%，电磁屏蔽效能SE≥80dB。所述航空器，例如为C919大型客机。
本发明将两类电磁屏蔽材料，即介电损耗吸收型的碳材料和同时为反射损耗吸收型和磁损耗吸收型的金属，通过“芯-层”结构设计相结合，形成吸收损耗与反射损耗协同，吸收损耗中介电损耗与磁损耗协同效应，在尽可能降低高密度金属含量的情况下，获得高屏蔽效能、低橡胶密度。本发明中的制备方法是将碳纤维布作为基底，利用化学镀的工艺在其表面沉积一层Ni-Fe-P合金镀层，并在镀层表面复合碳纳米管掺杂硅橡胶层。在硅橡胶层复合过程中通过结构设计，将硅橡胶沿导电织物的经/纬夹角45º方向涂敷，使导电橡胶沿碳纤维布（芯层）经/纬夹角45º延伸，极大提升了导电橡胶的断裂伸长率，克服常规长纤碳纤维导电橡胶断裂伸长率低于2%的缺点。镀层工艺包括表面改性、金属离子吸附与还原和金属共沉积等；复合工艺包括涂布法、原位聚合等。
通过密度测试、拉伸性能测试（抗拉强度、断裂伸长率按GB/T528-2009进行测试）、电磁屏蔽效能测试（屏蔽效能按GB/T12190-2006进行测试）等各项测试可知，该电磁屏蔽橡胶的密度≤1.85g/cm3，抗拉强度≥350MPa，断裂伸长率≥5%，电磁屏蔽效能SE≥80dB，符合C919大型客机项目对电磁屏蔽密封橡胶的全部技术要求。
本发明提出的电磁屏蔽橡胶的制备方法，具体步骤如下：
（1）表面改性处理：将碳纤维布浸入硅烷偶联剂溶液中10-30分钟，于120-150℃烘燥10-30分钟；
（2）金属离子吸附与还原：将步骤（1）中表面改性处理的碳纤维布置于金属离子溶液中浸泡5-30分钟，取出置于还原剂溶液中还原5-30分钟，取出，洗净；
（3）金属共沉积：将步骤（2）中还原过后的碳纤维织物置于合金镀液中，在65-85℃的化学镀液中进行化学镀30-90分钟，在其表面沉积一层Ni-Fe-P合金镀层；取出洗净，烘干，制得导电织物；
（4）复合：将硅橡胶的A胶与B胶以10：1的质量比均匀混合，A胶指硅橡胶单体，B胶指固化剂；再将碳纳米管以质量分数（wt.%）5-20%分散其中；利用涂布法将其沿经/纬夹角45º方向均匀涂覆在步骤（3）得到的导电织物的两面，使导电橡胶沿碳纤维布（芯层）经/纬夹角45º延伸并形成0.8-1.2mm厚制品；室温下固化3-5小时，即制得电磁屏蔽橡胶。
本发明中，所述用于织物表面改性的硅烷偶联剂溶液，是将硅烷偶联剂KH550溶于丙酮溶剂中，得到摩尔浓度为0.5-1.0mol/L的溶液。
本发明中，所述金属离子溶液的溶剂为去离子水，溶液的溶质为氯化镍，金属离子的摩尔浓度为0.5-2.0mol/L。
本发明中，所述还原剂溶液的溶质为硼氢化钠，溶剂为去离子水，还原剂的摩尔浓度为0.5-1.0mol/L。
本发明中，所述合金镀液的配方中溶剂为去离子水，溶液中各种溶质为六水合氯化镍、四水合氯化亚铁、酒石酸钾钠、次亚磷酸钠和氨水；其中，六水合氯化镍的浓度为30-50g/L，四水合氯化亚铁的浓度为25-30g/L，酒石酸钾钠的浓度为60-75g/L，次亚磷酸钠的浓度为20-30 g/L，氨水（密度为0.91g/cm3）用量为50-70mL/L。
本发明制备的电磁屏蔽密封橡胶，满足前述特定技术指标：密度≤1.85g/cm3，抗拉强度≥350MPa，断裂伸长率≥5%，电磁屏蔽效能SE≥80dB。并具有以下特点和优势：
（1）磁性金属既为反射损耗型电磁屏蔽材料，又是磁损耗吸收型电磁屏蔽材料；将磁性金属铁引入体系，增加了体系中的磁性，并增强了磁性损耗和碳基材料介电损耗的匹配；将磁性金属镍、铁与碳材料复合，与碳基材料填充型橡胶（屏蔽效能一般不超过60dB）相比，该三元组分橡胶大幅增加电磁屏蔽密封橡胶的电磁屏蔽效能（45.23-85.53 dB）；
（2）将力学性能优异的碳纤维作为基底，通过设计制备形成层状结构橡胶；力学测试表明，该层状结构橡胶抗拉强度为359.2-383.5 MPa，与填充型橡胶相比提升了两个数量级；
（3）通过“芯-层”结构设计，并合理控制制备过程中化学镀时间及硅橡胶涂覆厚度，得到密度低至1.23-1.42 g/cm3的电磁屏蔽橡胶；
（4）导电橡胶沿碳纤维布（芯层）经/纬夹角45º延伸，力学测试表明该导电橡胶的断裂伸长率为可达到48.45-59.46%，克服常规长纤碳纤维导电橡胶断裂伸长率低于2%的缺点。
该电磁屏蔽密封橡胶符合C919大型客机项目对电磁屏蔽密封橡胶的全部技术指标。本发明制备的电磁屏蔽橡胶可应用于航空***中的电磁屏蔽密封橡胶，应用于飞机机舱中的屏蔽、防护、密封等功能，市场前景广阔。
本发明的有益效果在于：
（1）将磁性金属镍、铁与碳材料复合形成三元组分橡胶，大幅增加电磁屏蔽密封橡胶的电磁屏蔽效能（85.53 dB）；
（2）以力学性能优异的碳纤维作为基底，提高电磁屏蔽橡胶的抗拉强度至359.2MPa；
（3）通过“芯-层”结构设计，并控制工艺条件，得到密度为1.42 g/cm3的低密度电磁屏蔽橡胶；
（4）导电橡胶沿碳纤维布（芯层）经/纬夹角45º延伸，断裂伸长率为52.3 %，克服常规长纤碳纤维导电橡胶断裂伸长率低于2 %的缺点，适用于密封材料。该电磁屏蔽密封橡胶符合C919大型客机项目对电磁屏蔽密封橡胶的全部技术指标；
（5）工艺简单操作性强，制作周期短，适合大规模生产，并能满足市场需求。
附图说明
图1为该电磁屏蔽密封橡胶的制备流程图。
具体实施方式
下面通过实例进一步描述本发明。
实施例1
将碳纤维布用去离子水淋洗干净烘干后置于400mL摩尔浓度为0.5mol/L的氯化镍溶液中，浸泡5分钟，取出后得到吸附镍粒子的碳纤维布织物。
将7.6g硼氢化钠溶于400mL去离子水中，溶解完毕，得到浓度为0.5mol/L的硼氢化钠溶液。
将吸附镍离子的碳纤维布织物置于该0.5mol/L的硼氢化钠溶液中，浸泡5分钟，取出并用去离子水洗净，得到硼氢化钠还原的碳纤维布织物。
将30g六水合氯化镍、25g四水合氯化亚铁、60g酒石酸钾钠、20g次亚磷酸钠、60mL氨水溶于1L去离子水中形成化学镀镍铁磷合金镀液。将硼氢化钠还原后的碳纤维布织物浸没于该镀液中，于65℃化学镀30分钟，取出并用去离子水洗净，烘干得到电磁屏蔽织物。将硅橡胶通过涂布法沿经向涂敷在上述电磁屏蔽导电织物表面，形成约1mm厚制品，在室温下固化3小时，得电磁屏蔽密封橡胶。
所得织物的抗拉强度为3432.5MPa，断裂伸长率为1.7%。织物密度为1.20g/cm3，表面方块电阻为0.855 Ω/□，附着金属量很少。所制得电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度为383.5 MPa，断裂伸长率为1.9 %，密度为1.23 g/cm3，电磁屏蔽效能为45.23dB。
该实例中电磁屏蔽导电织物未经表面改性处理，得到的织物附着金属量很少、导电性较差。由于设计了层状结构，电磁屏蔽橡胶的力学性能大大增强，同时织物的密度较低，因此该电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度和密度符合技术要求（抗拉强度≥350MPa，密度≤1.85g/cm3）。由于织物的电磁屏蔽效能较低，且没有对硅橡胶进行提高电磁屏蔽的设计，该电磁屏蔽密封橡胶的屏蔽效能较低，在断裂伸长率和电磁屏蔽效能方面不符合需求标准（断裂伸长率＜5%，电磁屏蔽效能SE＜80 dB）。
实施例2
将22.4g硅烷偶联剂KH550溶于400mL丙酮溶剂中，溶解完毕，得到摩尔浓度为1mol/L的硅烷偶联剂溶液。
将碳纤维布用去离子水洗净，烘干，并置于400mL上述硅烷偶联剂溶液中浸泡15分钟，取出，在120℃烘烤10分钟，得到硅烷偶联剂改性织物。
将硅烷偶联剂改性织物用去离子水淋洗干净烘干后置于400mL浓度为0.5mol/L的氯化镍溶液中，浸泡30分钟，取出后得到吸附镍粒子的碳纤维布织物。
将7.6g硼氢化钠溶于400mL去离子水中，溶解完毕，得到浓度为0.5mol/L的硼氢化钠溶液。
将40 g六水合氯化镍、27 g四水合氯化亚铁、70 g酒石酸钾钠、25 g次亚磷酸钠、60 mL氨水溶于1L去离子水中形成化学镀镍铁磷合金镀液。将硼氢化钠还原后的碳纤维布置于上述溶液中，于75℃化学镀30分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，得电磁屏蔽织物。将硅橡胶通过涂布法沿经向涂敷在上述电磁屏蔽导电织物表面，形成约1mm厚制品，在室温下固化4小时，得电磁屏蔽密封橡胶。
所得织物的抗拉强度为3253.8MPa，断裂伸长率为1.6%。织物密度为1.67g/cm3，表面金属负载量为11.69mg·cm-2，方块电阻为0.836Ω/□，所得的织物表面附着金属但金属量较少。所制得电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度为376.9 MPa，断裂伸长率为1.8 %，密度为1.35 g/cm3，电磁屏蔽效能为55.64 dB。
该实例中电磁屏蔽导电织物经过表面改性及化学镀处理，得到的织物抗拉强度略微下降。但由于织物通过硅烷偶联剂溶液进行表面改性，织物表面活性基团大量增加，因此织物表面附着金属量增加，导电性能有所提升。由于设计了层状结构，大大增强了电磁屏蔽橡胶的力学性能，同时织物的密度较低，因此该电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度和密度符合技术要求（抗拉强度≥350MPa，密度≤1.85g/cm3）。但该电磁屏蔽密封橡胶的屏蔽效能仍较低，在断裂伸长率和电磁屏蔽效能方面不符合需求标准（断裂伸长率＜5%，电磁屏蔽效能SE＜80 dB）。
实施例3
将22.4g硅烷偶联剂KH550溶于400mL丙酮溶剂中，溶解完毕，得到摩尔浓度为1mol/L的硅烷偶联剂溶液。
将碳纤维布用去离子水洗净，烘干，并置于400mL上述硅烷偶联剂溶液中浸泡30分钟，取出，在120℃烘烤10分钟，得到硅烷偶联剂改性织物。
将3.6g氯化钯，16.4 g酒石酸钾钠，2.8 g盐酸，3.6g硼氢化钠溶于400 mL去离子水中，溶解完毕，添加去离子水，至溶液体积为800mL，得钯纳米溶胶溶液。
将改性后的碳纤维布置于上述溶液中，放置6小时，取出，洗净，得表面活化的碳纤维布。
将40 g六水合氯化镍、27 g四水合氯化亚铁、70 g酒石酸钾钠、25 g次亚磷酸钠、60 mL氨水溶于1 L去离子水中形成化学镀镍铁磷合金镀液。将表面活化的碳纤维布织物置于上述溶液中，于75℃化学镀30分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，得电磁屏蔽织物。将硅橡胶通过涂布法沿经向涂敷在上述电磁屏蔽导电织物表面，形成约1mm厚制品，在室温下固化4小时，得电磁屏蔽密封橡胶。
所得织物的抗拉强度为3128.6MPa，断裂伸长率为1.6%。织物密度为1.62g/cm3，表面金属负载量为10.23mg·cm-2，方块电阻为0.843Ω/□，所得的织物表面附着金属但金属量较少。所制得电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度为369.3MPa，断裂伸长率为1.7 %，密度为1.31 g/cm3，电磁屏蔽效能为53.56dB。
该实例用钯纳米溶胶完成催化活化，得到的电磁屏蔽织物与电磁屏蔽密封橡胶与实例3中性质相差不大，该电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度和密度符合技术要求（抗拉强度≥350MPa，密度≤1.85g/cm3），但在断裂伸长率和电磁屏蔽效能方面均不符合需求标准（断裂伸长率＜5%，电磁屏蔽效能SE＜80 dB）。但该实例中的纳米金活化与实例3中两步法化学镀相比，活化步骤耗时较长。
实施例4
将22.4g硅烷偶联剂KH550溶于400mL丙酮溶剂中，溶解完毕，得到摩尔浓度为1mol/L的硅烷偶联剂溶液。
将碳纤维布用去离子水洗净，烘干，并置于400mL上述硅烷偶联剂溶液中浸泡30分钟，取出，在150℃烘烤30分钟，得到硅烷偶联剂改性织物。
将硅烷偶联剂改性织物用去离子水淋洗干净烘干后置于400mL浓度为1mol/L的氯化镍溶液中，浸泡30分钟，取出后得到吸附镍粒子的碳纤维布织物。
将15.2g硼氢化钠溶于400mL去离子水中，溶解完毕，得到浓度为1mol/L的硼氢化钠溶液。
将50 g六水合氯化镍、30 g四水合氯化亚铁、75 g酒石酸钾钠、25 g次亚磷酸钠、60 mL氨水溶于1 L去离子水中形成化学镀镍铁磷合金镀液。将硼氢化钠还原后的碳纤维布置于上述溶液中，于85℃化学镀90分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，得电磁屏蔽织物。将硅橡胶通过涂布法沿导电织物的经/纬夹角45º方向涂敷，形成约1mm厚制品，在室温下固化5小时，得电磁屏蔽密封橡胶，并留意将导电织物的经/纬夹角45º作为制品的拉力测试方向。
所得织物的抗拉强度为3162.8MPa，断裂伸长率为1.6%。织物密度为1.78g/cm3，表面金属负载量为15.58mg·cm-2，方块电阻为0.468Ω/□，所得的织物表面附着金属镀层均匀致密。所制得电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度为363.4 MPa，沿经/纬夹角45º断裂伸长率为59.46 %，密度为1.39 g/cm3，电磁屏蔽效能为72.13dB。
该实例通过增加表面改性时间以及化学镀施镀时间，得到的电磁屏蔽织物附着金属量大幅增加，织物的导电性大幅增加。该电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度、断裂伸长率和密度方面符合技术要求（抗拉强度≥350MPa，密度≤1.85g/cm3，断裂伸长率≥5%）。由于没有对硅橡胶进行提高电磁屏蔽的设计，该电磁屏蔽密封橡胶的屏蔽效能虽较高，但电磁屏蔽效能方面仍不符合需求标准（电磁屏蔽效能SE＜80 dB）。
实施例5
取80g硅橡胶A胶及8g固化剂B胶，将硅橡胶的A胶与B胶以10：1的质量比均匀混合，静置10分钟以去除气泡，得到硅橡胶前驱体。
取4.4g碳纳米管，将碳纳米管分散在上述混合胶中并混合均匀。通过涂布法将碳纳米管掺杂硅橡胶制作成约1mm厚的薄膜，在室温下固化5小时，得碳纳米管掺杂硅橡胶。该混合物流动性较好，易涂覆，涂覆所得薄膜均匀。所得橡胶的抗拉强度为1.73Mpa，断裂伸长率为93.7%。该橡胶的密度为1.17g/cm3，表面方块电阻为353.2Ω/□，屏蔽效能为6.36dB。
取8.8g碳纳米管，将碳纳米管分散在上述混合胶中并混合均匀。通过涂布法将碳纳米管掺杂硅橡胶制作成约1mm厚的薄膜，在室温下固化5小时，得碳纳米管掺杂硅橡胶。该混合物流动性一般，涂覆所得薄膜较均匀。所得橡胶的抗拉强度为1.91Mpa，断裂伸长率为88.3%。该橡胶的密度为1.24g/cm3，表面方块电阻为40.4Ω/□，屏蔽效能为15.37dB。
取17.6g碳纳米管，将碳纳米管分散在上述混合胶中并混合均匀。通过涂布法将碳纳米管掺杂硅橡胶制作成约1mm厚的薄膜，在室温下固化5小时，得碳纳米管掺杂硅橡胶。该混合物流动性很差，涂覆所得薄膜不均匀。所得橡胶的抗拉强度为2.01Mpa，断裂伸长率为85.4%。该橡胶的密度为1.29g/cm3，表面方块电阻为35.5Ω/□，屏蔽效能为17.67dB。
该实例用质量分数（wt.%）为5-20%的碳纳米管掺杂硅橡胶以制备电磁屏蔽橡胶。由于没有导电织物中间层构成层状结构，上述电磁屏蔽橡胶的力学强度均较低，且只有碳纳米管单一组分对电磁波的吸收损耗，电磁屏蔽效能较差。在上述电磁屏蔽橡胶中，碳纳米管掺杂量为10%的电磁屏蔽橡胶的综合性能最好。上述掺杂型电磁屏蔽橡胶虽然密度小（密度≤1.85g/cm3），断裂伸长率较高并符合技术标准（断裂伸长率≥5%），但在抗拉强度以及电磁屏蔽效能方面不符合需求（抗拉强度＜350MPa，电磁屏蔽效能＜80dB）。
实施例6
取80g硅橡胶A胶及8g固化剂B胶，将硅橡胶的A胶与B胶以10：1的质量比均匀混合，静置10分钟以去除气泡，得到硅橡胶前驱体。取8.8g碳纳米管，将碳纳米管分散在上述混合胶中并混合均匀。
将上述碳纳米管掺杂硅橡胶通过涂布法沿导电织物的经/纬夹角45º方向涂敷，形成约1mm厚制品，在室温下固化5小时，得电磁屏蔽密封橡胶，并留意将导电织物的经/纬夹角45º作为制品的拉力测试方向。
所得电磁屏蔽织物（即碳纤维布）的抗拉强度为3789.3MPa，断裂伸长率为1.8%。织物密度为1.13g/cm3，表面方块电阻为0.923Ω/□。所得电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度为374.2MPa，沿经/纬夹角45º方向拉伸，断裂伸长率为48.45%，密度为1.24g/cm3，电磁屏蔽效能为58.23dB。
该实例中电磁屏蔽导电织物未经表面改性处理及化学镀过程，由于缺少磁性金属的复合，得到的织物导电性较差。由于其层状结构并通过结构设计，以及该织物的密度较低，实例中所得电磁屏蔽密封橡胶的抗拉强度、断裂伸长率和密度符合技术要求（抗拉强度≥350MPa，密度≤1.85g/cm3，断裂伸长率≥5%）。但由于织物的导电性能差，电磁屏蔽效能较低，该电磁屏蔽密封橡胶的屏蔽效能较低，电磁屏蔽效能方面不符合需求标准（电磁屏蔽效能SE＜80 dB）。
实施例7
将22.4g硅烷偶联剂KH550溶于400mL丙酮溶剂中，溶解完毕，得到摩尔浓度为1mol/L的硅烷偶联剂溶液。
将碳纤维布用去离子水洗净，烘干，并置于400mL上述硅烷偶联剂溶液中浸泡30分钟，取出，在150℃烘烤30分钟，得到硅烷偶联剂改性织物。
将硅烷偶联剂改性织物用去离子水淋洗干净烘干后置于400mL浓度为2.0mol/L的氯化镍溶液中，浸泡30分钟，取出后得到吸附镍粒子的碳纤维布织物。
将15.2g硼氢化钠溶于400mL去离子水中，溶解完毕，得到浓度为1mol/L的硼氢化钠溶液。
将50 g六水合氯化镍、30 g四水合氯化亚铁、75 g酒石酸钾钠、30 g次亚磷酸钠、60 mL氨水溶于1L去离子水中形成化学镀镍铁磷合金镀液。
将硼氢化钠还原后的碳纤维布置于上述溶液中，于75℃化学镀90分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，得电磁屏蔽导电织物。
取80g硅橡胶A胶及8g固化剂B胶，将硅橡胶的A胶与B胶以10：1的质量比均匀混合，静置10分钟以去除气泡，得到硅橡胶前驱体。取8.8g碳纳米管，将碳纳米管分散在上述混合胶中并混合均匀。
将上述碳纳米管掺杂硅橡胶通过涂布法在导电织物的经/纬夹角45º方向涂敷，形成约1mm厚制品，并留意将导电织物的经/纬夹角45º作为制品的拉力测试方向。在室温下固化5小时，得电磁屏蔽密封橡胶。
所得织物的抗拉强度为3162.8MPa，断裂伸长率为1.6%。织物密度为1.78g/cm3，表面金属负载量为15.58mg·cm-2，方块电阻为0.468Ω/□，所得的织物表面附着金属镀层均匀致密。所得电磁屏蔽密封橡胶沿经/纬夹角45°方向拉伸，抗拉强度为359.2 MPa，，断裂伸长率为52.3%，密度为1.42 g/cm3，电磁屏蔽效能为85.53 dB。
该实例将介电损耗吸收型的碳纤维、碳纳米管材料与磁损耗吸收、反射损耗型的磁性金属通过“芯-层”结构相结合，获得了屏蔽效能高（≥80dB）、密度低（≤1.85g/cm3）、抗拉强度高（≥350.0MPa）的电磁屏蔽橡胶。通过结构设计，使导电橡胶沿碳纤维布（芯层）经/纬夹角45º延伸，极大提升了导电橡胶的断裂伸长率（≥5%），克服常规长纤碳纤维导电橡胶断裂生产率低于2%的缺点。该电磁屏蔽密封橡胶符合C919大型客机项目对电磁屏蔽密封橡胶的全部技术指标。

Claims (6)

1.一种航空器用电磁屏蔽密封橡胶的制备方法，具体步骤如下：
（1）表面改性处理：将碳纤维布浸入硅烷偶联剂溶液中10-30分钟，于120-150℃烘燥10-30分钟；
（2）金属离子吸附与还原：将步骤（1）中表面改性处理的碳纤维布置于金属离子溶液中浸泡5-30分钟，取出置于还原剂溶液中还原5-30分钟，取出，洗净；
（3）金属共沉积：将步骤（2）中还原过后的碳纤维织物置于合金镀液中，在65-85 ℃的化学镀液中进行化学镀30-90分钟，在其表面沉积一层Ni-Fe-P合金镀层；取出洗净，烘干，制得导电织物；
（4）复合：将硅橡胶的A胶与B胶以10：1的质量比均匀混合，A胶指硅橡胶单体，B胶指固化剂；再将碳纳米管以质量分数5-20 wt.%分散其中；利用涂布法将其沿经/纬夹角45º方向均匀涂覆在步骤（3）得到的导电织物的两面，使导电橡胶沿碳纤维布经/纬夹角45º延伸并形成0.8-1.2mm厚制品；室温下固化3-5小时，即制得电磁屏蔽橡胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂溶液，是将硅烷偶联剂KH550溶于丙酮溶剂中，得到摩尔浓度为0.5-1.0mol/L的溶液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属离子溶液的溶剂为去离子水，溶液的溶质为氯化镍，金属离子的摩尔浓度为0.5-1.0mol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂溶液的溶质为硼氢化钠，溶剂为去离子水，还原剂的摩尔浓度为0.5-1.0mol/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述合金镀液的配方中溶剂为去离子水，溶液中各种溶质为六水合氯化镍、四水合氯化亚铁、酒石酸钾钠、次亚磷酸钠和氨水；其中，六水合氯化镍的浓度为30-50g/L，四水合氯化亚铁的浓度为25-30g/L，酒石酸钾钠的浓度为60-75g/L，次亚磷酸钠的浓度为25-30g/L，氨水用量为50-70mL/L。
6.一种由权利要求1-5之一所述的制备方法得到的航空器用电磁屏蔽密封橡胶，该电磁屏蔽橡胶的密度、抗拉强度、断裂伸长率以及电磁屏蔽效能符合C919大型客机项目对电磁屏蔽密封橡胶的技术指标。
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