本發明涉及電磁屏蔽技術領域，尤其涉及一種電磁屏蔽橡膠。
背景技術：
隨著各類電子設備的越來越廣泛的應用，電磁干擾、電磁信息泄露、環境電磁污染等問題也越來越突出，電磁干擾極易影響電子信息系統和高靈敏度設備的正常工作，電磁泄漏還會威脅到電子信息安全，甚至危及人類健康。通過電磁屏蔽手段可有效控制電磁輻射，減小電磁污染。傳統的屏蔽材料為金屬板、金屬絲網等，但隨著高分子材料的發展和工業生產的發展，航空航天和電子電氣等領域對導電材料提出了新的要求，希望導電材料在有優異的電磁屏蔽性能的同時，又能起到減震的作用，還要有密封性能，如設備外殼上的開孔、邊縫等微小縫隙是電磁泄漏的主要途徑，電磁屏蔽橡膠材料的開發和應用滿足了這一要求，將電磁屏蔽橡膠填充在設備殼體縫隙處可有效防止電磁泄漏，同時具有環境密閉功能。
電磁屏蔽橡膠是將導電或導磁性物質添加到絕緣的橡膠基體中，并加入適量硫化劑、補強劑等，通過摻混、硫化等一系列工藝而得到的屏蔽性能良好、具有橡膠彈性的復合材料。使用硅橡膠制作的導電橡膠，除具有導電、耐高低溫、耐老化的特性外，而且工藝性能好，適于制造形狀復雜、結構細小的導電橡膠制品；用于電器連接器材時，能與接觸面緊密貼合，準確可靠，富有彈性并可起到減震和密封作用。2005年，硅橡膠年消費量約22萬噸(約占橡膠的1％)，其中導電產品份額不大，但據美國市場統計，電磁屏蔽橡膠密封件是該市場發展最迅速的產品，其年增長率已達5.2％.遠遠大于其他密封件的增長速度。
目前研發的硅橡膠主要應用在抗靜電材料和電磁屏蔽產品當中，發展方向主要在于降低填料填充量與提高導電性，改善導電硅橡膠的成型加工性能、力學性能等，開發導電新品種，開發具有多功能的導電硅橡膠。
導電橡膠中采用的傳統導電填料有微米級金屬粉末、炭黑和石墨，近年來的導電填料已向納米級發展如膨脹粘土、納米碳纖維和碳納米管等，還有目前被廣泛研究的石墨烯也屬于納米級填斟。這些填料在導電橡膠的應用中都存在著自身的缺陷：金屬填料中主要有銀和銅等材料，金屬銀的抗氧化能力強，屏蔽效能極佳，但是銀粒子在橡膠基體中容易發生遷移。銅的導電性與銀相當，但抗氧化能力比較差。碳系填料中主要有炭黑、碳納米管和石墨烯等，炭黑是被應用最多的導電填料，根據溘濾理論，炭黑在較高的填充量(約30份)下才出現涪濾閾值，高填充量也影響了橡膠的加工性能。碳納米管具有很大的長徑比，因此相比于炭黑，滲濾閾值得到了顯著地降低，但碳納米管的分散依然沒有得到很好地解決，而且碳納米管的制備成本很高。
技術實現要素：
本發明的目的在于提出一種電磁屏蔽橡膠，其能夠以低填充量獲得較高的導電性能，能廣泛應用于抗靜電和電磁屏蔽等領域。
為達此目的，本發明采用以下技術方案：
一種電磁屏蔽橡膠，其為石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料，所述復合材料中，石墨烯/碳納米管/硅橡膠的重量比為(0.5-2):(2-3):100，優選1:2.5:100。
本發明所述的石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料的制備方法，包括：
(1)將硅橡膠分散于四氫呋喃中，形成均一溶液；
(2)將碳納米管分散于四氫呋喃中，超聲處理2-5小時，超聲功率130-200w；
(3)在所述碳納米管的四氫呋喃懸浮液中加入石墨烯，繼續超聲處理0.5-3小時，超聲功率130-200w，得到混合液；
(4)將得到的所述混合液與分散均勻的硅橡膠溶液混合，攪拌下超聲20-50min，超聲功率80-100w；
(5)在攪拌條件下，40-60℃下蒸去四氫呋喃，抽真空干燥；
(6)在開煉機上通過機械法加入硫化劑進行硫化，得到所述石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料。
本發明所制備的復合材料中，石墨烯與碳納米管之間存在協同作用。
石墨烯和碳納米管的協同機理有如下：由于石墨烯的比表面積遠遠大于碳納米管，所以石墨烯和碳納米管在硅橡膠的分散過程中，碳納米管與石墨烯片層接觸幾率要高于碳納米管自身的接觸，碳納米管首先與石墨烯形成了氫鍵，因此削弱了碳納米管自身的團聚作用，此外，由于石墨烯片層周圍有碳納米管的存在，它們可以聯通距離較遠的石墨烯片層之間的空隙，同時也使得石墨烯片層不易重新堆疊。石墨烯和碳納米管起到了相互制約的作用，最終在硅橡膠中得到了較好的分散。
所述石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料的分解溫度大于515℃，高于純硅膠的分解溫度461.1℃；其Tg大于107℃，相對于純硅膠提高了7.4℃。
將石墨烯定為1份(質量分數)，與碳納米管進行協同混合，當碳納米管的用量為2份時，硅橡膠的體積電阻率為4.91x109Ω·cm，相比于純硅橡膠基體下降了4個數量級，石墨烯和碳納米管總質量份為3份，但體積電阻率要比單獨加3份碳納米管時要低2個數量級；當碳納米管的用量為2.5份時，硅橡膠的體積電阻率為8.0×104Ω·cm，相比于純硅橡膠基體下降了9個數量級，表明石墨烯和碳納米管在硅橡膠基體中的導電通路已經形成，石墨烯和碳納米管總質量份為3.5份，比單獨加7份碳納米管的電阻率還要低，只比單獨加10份碳納米管的電阻率高1個數量級。通過對比可以得出，通過石墨烯和碳納米管的協同作用可以顯著降低硅橡膠的體積電阻率，從而低填充量下也可以使硅橡膠得到良好的導電性能。
所述石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料的拉伸強度大于1，而相同條件下，碳納米管或石墨烯單獨使用時，其拉伸強度僅為0.22-0.50。這是因為石墨烯在硅橡膠中能夠良好的分散，與硅橡膠的結合性好。碳納米管與石墨烯協同配合后，石墨烯具備很大的表面積，與硅橡膠的結合力要好于碳納米管，而且石墨烯在硅橡膠基體中的分散性好，能有效地承載力的作用，因此導致其拉伸強度和硬度等力學性能大幅提高。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
實施例1
一種電磁屏蔽橡膠，其為石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料，所述復合材料中，石墨烯/碳納米管/硅橡膠的重量比為1:2:100。
所述的石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料的制備方法，包括：
(1)將硅橡膠分散于四氫呋喃中，形成均一溶液；
(2)將碳納米管分散于四氫呋喃中，超聲處理2小時，超聲功率130w；
(3)在所述碳納米管的四氫呋喃懸浮液中加入石墨烯，繼續超聲處理0.5小時，超聲功率130w，得到混合液；
(4)將得到的所述混合液與分散均勻的硅橡膠溶液混合，攪拌下超聲20min，超聲功率80w；
(5)在攪拌條件下，40℃下蒸去四氫呋喃，抽真空干燥；
(6)在開煉機上通過機械法加入硫化劑進行硫化，得到所述石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料。
將石墨烯定為1份，與碳納米管進行協同混合，碳納米管的用量為2份，硅橡膠的體積電阻率為4.91x109Ω·cm，相比于純硅橡膠基體下降了4個數量級，石墨烯和碳納米管總質量份為3份，但體積電阻率要比單獨加3份碳納米管時要低2個數量級。
實施例2
一種電磁屏蔽橡膠，其為石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料，所述復合材料中，石墨烯/碳納米管/硅橡膠的重量比為1:2.5:100。
本發明所述的石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料的制備方法，包括：
(1)將硅橡膠分散于四氫呋喃中，形成均一溶液；
(2)將碳納米管分散于四氫呋喃中，超聲處理5小時，超聲功率200w；
(3)在所述碳納米管的四氫呋喃懸浮液中加入石墨烯，繼續超聲處理3小時，超聲功率200w，得到混合液；
(4)將得到的所述混合液與分散均勻的硅橡膠溶液混合，攪拌下超聲50min，超聲功率100w；
(5)在攪拌條件下，60℃下蒸去四氫呋喃，抽真空干燥；
(6)在開煉機上通過機械法加入硫化劑進行硫化，得到所述石墨烯/碳納米管/硅橡膠復合材料。
將石墨烯定為1份，與碳納米管進行協同混合，碳納米管的用量為2.5份，硅橡膠的體積電阻率為8.0×104Ω·cm，相比于純硅橡膠基體下降了9個數量級，表明石墨烯和碳納米管在硅橡膠基體中的導電通路已經形成，石墨烯和碳納米管總質量份為3.5份，比單獨加7份碳納米管的電阻率還要低，只比單獨加10份碳納米管的電阻率高1個數量級。
實施例1和2證明，通過對比可以得出，通過石墨烯和碳納米管的協同作用可以顯著降低硅橡膠的體積電阻率，從而低填充量下也可以使硅橡膠得到良好的導電性能。