[发明专利]一种可陶瓷化电磁屏蔽高分子复合材料及应用

说明书

本发明公开了一种可陶瓷化电磁屏蔽高分子复合材料及其应用，该复合材料是将聚烯烃类树脂或热塑性聚氨酯弹性体、成瓷填料、助熔剂、导电填料和加工助剂经熔融共混挤出而成。该复合材料不仅熔融指数大为提高，具有更好的加工性能，其力学性能也有了较大的提高，同时该材料可在高温下转变为坚硬的自支撑多孔陶瓷，这种自支撑陶瓷体既可有效的阻碍热量和物质的传递，也将保留住良好导电网络，赋予材料良好的导电性能和电磁屏蔽性能，因而可用于制备抗电磁干扰电子设备、飞行器的外壳材料。

技术领域

本发明属于抗电磁辐射材料及其应用技术领域，具体涉及一种可陶瓷化电磁屏蔽高分子复合材料及应用，即在可陶瓷化的高分子复合材料里添加导电填料来赋予其在室温和经过高温处理后具有的优异电磁屏蔽性能，保证飞行器在起飞和高空高速高温的飞行条件下均能保持优异的抗电磁波辐射的功能。

背景技术

高分子复合材料具有质轻易加工的特性，不仅其导电性能差，其热稳定性也较差。导电性能差虽然可通过在其中添加特定适量的导电填料来提高其导电性能，进而拥有一定的电磁屏蔽性能，但热稳定性差，尤其是当使用的环境温度超过400℃时复合材料会产生分解，如当该材料用于飞行器上，飞行器高速飞行时，流经飞行器表面的气流由于摩擦等原因受到阻滞，动能转变为热能，温度急剧升高，产生气动加热现象。气动加热又与飞行高度有关，飞行高度越低，空气密度越大，气动加热越严重。例如在30公里高空，当飞行马赫数为3时，温度可达300℃左右，飞行速度增加到马赫数5时，温度高达900℃。航天飞机重返大气层时表面温度可升到1200℃以上。除气动加热外，还有其他热源，如发动机的释热、太阳辐射、核爆炸时的高温辐射等，都将构成高温热环境，使之产生分解。这不仅给高分子复合材料用于高温热环境的飞行器设计，特别是结构强度和抗电磁辐射带来严重的问题，也对如何使飞行器在起飞和高速运行过程中能否保持良好的隐身和保护显得至关重要。

据了解，现有的研究，基本都是立足于单一性的性能提高。

如为了提高结构强度，大多是在硅橡胶或者聚烯烃中先添加低软化点的玻璃粉和高软化点或高熔点的硅酸盐矿物填料，再添加适量阻燃剂或者其他添加剂来获得一种可陶瓷化高分子复合材料。这些方法虽然可以形成陶瓷化复合材料，但是具有加工手段繁琐(如硅橡胶需要交联)，陶瓷弯曲强度较差(陶瓷化过程的温度较高，只能形成松散多孔的结构，影响其弯曲强度)，复合材料力学性能恶化明显(添加的可陶瓷化无机填料种类多、份数高，并且在聚合物基材中具有明显团聚现象)，成本高等缺点。CN103923465A公开了一种由硅橡胶、白炭黑、瓷化粉、熔融助剂等在10～15MPa，100～200℃下热压成型，通过150～220℃的热空气进行二段硫化得到陶瓷化硅橡胶复合材料的方法。该方法的缺点是工艺复杂，成本高，成瓷效果较差。CN101404189B采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA，线性低密度聚乙烯LLDPE与成瓷填料，阻燃剂等共混挤出制备耐火电缆料。在750℃及更高的温度下，该电缆料虽然能够在一定时间内陶瓷化，瓷化物也可使线路在750～950℃下正常运行超过90分钟，但所形成的陶瓷强度差，陶瓷化温度高，电缆料力学性能差。ZL201510113925.1公开了一种可陶瓷化阻燃的高分子复合材料，该复合材料中包括聚烯烃类树脂或者热塑性聚氨酯弹性体，成瓷填料，无卤阻燃剂，阻燃协效剂，增塑剂，所述成瓷填料为低熔点玻璃粉和硅酸盐矿物填料。该复合材料可以在600-1000℃范围内形成致密的陶瓷化产物，形成的陶瓷化产物具有很高的强度，但遗憾的是其不仅工艺复杂，还必须要添加交联剂才能达到良好的力学性能。