[发明专利]磁性碳材料/橡胶泡沫的制备方法

说明书

本发明公开了磁性碳材料/橡胶泡沫的制备方法，其特点是首先将磁性金属氧化物负载在碳材料表面上，然后通过胶乳法得到稳定的胶乳/磁性碳材料复合乳液，乳液经过破乳、凝聚、干燥后可得到橡胶/磁性碳材料复合母料。将干燥后的橡胶/磁性碳材料复合母料以及各种助剂按一定比例加入到橡胶基体中，进一步通过混合、硫化，得到具有良好性能的磁性碳材料/橡胶泡沫。

技术领域

本发明涉及磁性碳材料/橡胶泡沫的制备方法，属于聚合物的制备领域。

背景技术

二十一世纪是信息的时代，信息的产生、传递、接收、处理和储存均需要依赖电子设备和无线通信设备作为载体。电子设备和无线通信设备的广泛应用，在给我们的生活带来便利的同时，产生的电磁波辐射污染也不容忽视。充斥在周围环境中的电磁辐射会影响设备的正常运转。电磁辐射还会引起信息泄漏，对经济、军事、政治等方面的信息安全造成威胁。因此，为了提高设备的精确运转，加强国防安全和减少人类疾病的发生，商业界，军工界和医疗卫生领域迫切需要开发新型高效的电磁屏蔽材料。传统的金属材料以反射为主，不能从根本上彻底消除电磁辐射污染。因此，高吸收、低反射的碳材料/聚合物基柔性电磁屏蔽材料的设计和开发迫在眉睫。常用的碳材料主要为具有优秀导电性能的碳纳米管，石墨烯等。除了导电性能，填料的磁性也是影响聚合物基电磁屏蔽材料的关键因素。目前，已经有磁性石墨烯/橡胶电磁屏蔽性能的报道（Chemical Engineering Journal, 2018,344,184-193）。但是磁性金属氧化物的加入必然导致材料密度增加。发泡工艺是降低材料密度最好的方法（CN201510571579.1，CN201410414514.1，Nanoscale, 2019, 11, 1011-1020）。但由于磁性碳材料易于聚集，到目前为止，未有磁性碳材料/橡胶电磁屏蔽材料的相关报道。需要解决的关键问题是磁性碳材料在橡胶基体中的分散问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种磁性碳材料/橡胶泡沫的制备方法，其特点是首先将磁性金属氧化物负载在碳材料表面上，然后通过胶乳法得到稳定的胶乳/磁性碳材料复合乳液，乳液经过破乳、凝聚、干燥后可得到橡胶/磁性碳材料复合母料。将干燥后的橡胶/磁性碳材料复合母料以及各种助剂按一定比例加入到橡胶基体中，进一步通过混合、硫化，得到具有良好性能的磁性碳材料/橡胶泡沫。

本发明的目的是由以下技术措施实现的，其中所述原料分数除特殊说明外，均为重量份数。

（1）磁性碳材料的制备

将碳材料0.01~10重量份和水 100~3000重量份加入容器中，在超声功率为10~50000 W，频率为10~100000 Hz，温度20~200 ℃，超声分散时间5分钟~5小时，获得碳材料溶液，加入金属盐0.5~300重量份，继续超声分散5分钟~5小时，加入碱性溶液0.01~100份，调节pH值至碱性，继续超声分散5分钟~10小时，转移到高压反应釜中，温度为20~200℃，反应5分钟~5小时，水洗至中性，获得稳定的磁性碳材料溶液；

其中，碳材料为氧化石墨烯、石墨烯、碳纳米管、炭黑、石墨烯、富勒烯中的至少一种；金属盐为氯化铁，氯化亚铁，硫酸铁，硫酸亚铁，硝酸镍，硝酸锰，硫酸钴中的至少一种；碱溶液为浓度为0.01 mol/L~10 mol/L的氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化铵溶液中的至少一种；

（2）磁性碳材料/橡胶复合母料的制备

将橡胶乳液加入到上述磁性碳材料溶液，在超声功率为10~50000 W，频率为10~100000 Hz，温度20~200 ℃，超声分散时间5分钟~5小时，获得的磁性碳材料/橡胶复合乳液，抽滤获得的产物在真空度0.1~0.01 MPa，温度10~200 ℃下烘干至恒重，获得磁性碳材料/橡胶复合母料；

其中，橡胶乳液为固含量为10%~85%的天然胶乳、丁苯胶乳、丁二烯胶乳、异戊胶乳、丁腈胶乳、丁基胶乳、硅橡胶乳液中的至少一种；