CN101974291A - 一种导电橡胶乳胶漆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电橡胶乳胶漆，其特征是配方如下：甲基苯基乙烯基硅橡胶混炼胶：29～31份，过氧化苯甲酰：2～4份，片状钴粉：15～17份，粒径为200目，无水乙醇：1.5份，稀硫酸：0.8份，硅烷偶联剂：5～6份，纳米石墨：9～11份，环氧树脂：10～12份，钛白粉：1.5份，水：19～22份。本发明导电性能好，环保性强，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种导电橡胶乳胶漆。
背景技术
导电涂料已成为建筑材料研究的一个新领域。传统的导电涂料通常以环氧树脂为主材料进行制备，但是导电效果不是很理想。橡胶虽然是电绝缘体，其体积电阻率为1015～1016Q·cm，若在其中添加合适的分散型导电填充剂可以制得良好的导电涂料。导电橡胶涂料不仅可以克服电磁波干扰、静电等问题，而且具有橡胶的柔软性和水气密封性，已经成为非常有潜力的新型涂料。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种导电橡胶乳胶漆。
本发明原料配比如下：甲基苯基乙烯基硅橡胶混炼胶：29～31份，过氧化苯甲酰：2～4份，片状钴粉：15～17份，粒径为200目，无水乙醇：1.5份，稀硫酸：0.8份，硅烷偶联剂：5～6份，纳米石墨：9～11份，环氧树脂：10～12份，钛白粉：1.5份，水：19～22份。
最优原料配比如下：甲基苯基乙烯基硅橡胶混炼胶：30份，过氧化苯甲酰：3份，片状钴粉：16份，粒径为200目，无水乙醇：1.5份，稀硫酸：0.8份，硅烷偶联剂：5.5份，纳米石墨：10份，环氧树脂：11份，钛白粉：1.5份，水：20.7份。
本发明在制作工艺中对片状钴粉进行了预处理，采用硅烷偶联剂对钴粉进行表面改性，提高钴粉与橡胶之间的相容性，使钴粉与橡胶更紧密地结合起来。
本发明制作步骤包括：
(1)预处理钴粉
将钴粉、无水乙醇、稀硫酸三者混合水浴加热4h，水浴加热温度80℃，充分搅拌静置后，过滤出钴粉，再将钴粉放入硅烷偶联剂，放在磁力搅拌器中搅拌30min。
(2)将预处理钴粉、甲基苯基乙烯基硅橡胶混炼胶、过氧化苯甲酰、纳米石墨用流变仪以60r/min的转速在常温下混合10min，形成组分1。
(3)用双辊开炼机将组分1压成2mm厚的薄片。
(4)用平板硫化机进行一段硫化，硫化条件为压力15MPa、温度175℃、时间18min。
(5)用电热鼓风干燥箱进行二段硫化，温度为200℃，时间为4h。
(6)将硫化处理后的组分1加入环氧树脂溶液和钛白粉，高速分散30min，制得本发明。
本发明导电性能好，环保性强，应用前景广阔。
具体实施方式
实施例原料配比如下：甲基苯基乙烯基硅橡胶混炼胶：30份，过氧化苯甲酰：3份，片状钴粉：16份，粒径为200目，无水乙醇：1.5份，稀硫酸：0.8份，硅烷偶联剂：5.5份，纳米石墨：10份，环氧树脂：11份，钛白粉：1.5份，水：20.7份。
钴是一种银白色的铁磁性金属，表面抛光后有淡蓝光泽，是能增加铁的磁化的唯一元素。由于钴能提高材料的磁饱和强度和居里点，使其具有高的矫顽磁力，是电气工业中良好的磁性材料。橡胶屏蔽材料要求具有良好的导电性能。橡胶中金属粉末用量必须达到能形成无限网链时才能使材料导电。金属粉末导电时不会发生类似炭黑中电子隧道跃迁，粉末之间必须有连续接触。当导电填料用量较低时，填料颗粒能较均匀地分散在聚合物中，相互接触较少，导电性较低。随着填料用量的增加，颗粒间接触机会增多，导电率逐步上升。当填料用量增加到某一临界值时，体系内颗粒相互接触，形成无限网链，这个无限网链就像一个金属网贯穿于聚合物中，形成导电通道。导电率急剧上升，佳聚合物变成了导体。相反，导电填料过多，金属颗粒不能紧密接触，导电性能不稳定，导电率也会下降，同时影响材料的力学性能。实验结果表明，在保证良好导电性的前提下，兼顾橡胶性能，钴粉用量为15～17份左右为宜。
对于微观粒子，其微观结构往往影响宏观性能。选择片状钴粉和球状钴粉做导电性试验，导电性试验结果表明片状钴粉配制的导电材料比球状钴粉配制的导电材料的导电率要高出近两个数量级。比较其微观结构，球状颗粒易形成点接触，而片状颗粒易形成面接触。片接触比点接触的电阻小，更容易获得良好的导电性。表1是不同粒径的钴粉对硫化橡胶导电率的影响结果。如果钴粉颗粒大小适当，分散良好，形成最密集的填充状态，导电性能最好；若颗粒太细，会因接触电阻增大，导电性变差。表中显示300目钴粉所测导电性最好。
表1不同粒径的钴粉对乳胶漆电阻率的影响
在电磁波高频区域，电磁屏蔽主要靠高电导率物质的表面反射损耗，而在低频情况下，电磁屏蔽主要靠高磁导率物质磁滞损耗产生的涡流以热能的形式吸收损耗掉。当纳米石墨微片含量超过10时，由于团聚作用，乳胶漆内部形成了数量众多且体积与添加料微粒相比大的多的导电积团，从而体系的导电能力有微弱的增加，但是随着体系电导率的提高，电磁波在乳胶漆内部导磁物质中发生极化更加困难，从而降低了微观涡流产生吸收损耗的能力，所以纳米石墨含量的继续增加并不能使复合材料的电磁屏蔽性能提高，甚至有降低的趋势。
(1)预处理钴粉
将钴粉、无水乙醇、稀硫酸三者混合水浴加热4h，水浴加热温度80℃，充分搅拌静置后，过滤出钴粉，再将钴粉放入硅烷偶联剂，放在磁力搅拌器中揽拌30min。
(2)将预处理钴粉、甲基苯基乙烯基硅橡胶混炼胶、过氧化苯甲酰、纳米石墨用流变仪以60r/min的转速在常温下混合10min，形成组分1。
钴粉属于无机填料，而橡胶属于有机物质，在二二者的界面上聚合物-填料的相互作用较弱，二者之间缺乏亲和性，导致橡胶的加工性能和物理性能受到影响，因此需要采用硅烷偶联剂对钴粉进行表面改性。硅烷偶联剂分子中含有两种不同性质的基团，一种基团能与钴粉的表面发生作用，另一种基团能与橡胶分子发生作用，因此硅烷偶联剂能在钴粉与橡胶的界面上起到“分子桥”的作用，从而提高钴粉与橡胶之间的相容性，增强二者的界面作用，将钴粉与橡胶更紧密地结合起来，以提高二者的结合力。
(3)用双辊开炼机将其压成2mm厚的薄片。
(4)用平板硫化机进行一段硫化，硫化条件为压力15MFa、温度175℃、时间18min。
橡胶的硫化不仅影响其基本的交联网络结构，还可能影响其内部填料粒子形成的网络结构，从而影响复合材料的力学性能和导电性能。
混炼胶硫化焦烧时，基体的黏度降低，已分散的导电粒子发生聚集现象，彼此接近形成导电网链，使复合材料的导电性显著增加。继续延长硫化时间，体系交联程度的提高使得外围交联网络收缩，填料粒子彼此接近，形成更强烈的导电网络，从而大幅度提高了复合材料的导电性能。
(5)用电热鼓风干燥箱进行二段硫化，温度为200℃，时间为4h。
橡胶经过一段硫化后，硫化胶中存在部分低分子物质，导致制品的性能变差，因此需经二段硫化除去上述物质，以改善硫化胶的各项物理性能。
(6)将硫化处理后的组分1加入环氧树脂溶液和颜填料，高速分散30min，制得本实施例。
Claims (3)
1.一种导电橡胶乳胶漆，其特征是配方如下：
甲基苯基乙烯基硅橡胶混炼胶：29～31份，过氧化苯甲酰：2～4份，片状钴粉：15～17份，粒径为200目，无水乙醇：1.5份，稀硫酸：0.8份，硅烷偶联剂：5～6份，纳米石墨：9～11份，环氧树脂：10～12份，钛白粉：1.5份，水：19～22份。
2.按照权利要求1所述的导电橡胶乳胶漆，其特征是最优配方如下：
甲基苯基乙烯基硅橡胶混炼胶：30份，过氧化苯甲酰：3份，片伏钴粉：16份，粒径为200目，无水乙醇：1.5份，稀硫酸：0.8份，硅烷偶联剂：5.5份，纳米石墨：10份，环氧树脂：11份，钛白粉：1.5份，水：20.7份。
3.按照权利要求1所述的导电橡胶乳胶漆，其特征是制作工艺包括以下步骤：
(1)预处理钴粉
将钴粉、无水乙醇、稀硫酸三者混合水浴加热4h，水浴加热温度80℃，充分搅拌静置后，过滤出钴粉，再将钴粉放入硅烷偶联剂，放在磁力搅拌器中搅拌30min；
(2)将预处理钴粉、甲基苯基乙烯基硅橡胶混炼胶、过氧化苯甲酰、纳米石墨用流变仪以60r/min的转速在常温下混合10min，形成组分1；
(3)用双辊开炼机将组分1压成2mm厚的薄片；
(4)用平板硫化机进行一段硫化，硫化条件为压力15MPa、温度175℃、时间18min；
(5)用电热鼓风干燥箱进行二段硫化，温度为200℃，时间为4h；
(6)将硫化处理后的组分1加入环氧树脂溶液和钛白粉，高速分散30min，制得本发明。
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