CN102153869A - 低密度高强度导电橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低密度高强度导电橡胶及其制备方法。其原料的质量组成为：硅橡胶生胶100份，导电填料50～80份，白炭黑3～6份，硅烷偶联剂2～5份，羟基硅油1～3份，有机过氧化物1～3份。制备方法为采用开放式双棍炼胶机加工，将生胶包辊后加入白炭黑、导电纤维、硅烷偶联剂、羟基硅油混炼，混炼均匀的胶料经薄通后，加入有机过氧化物，薄通，打卷下片。本发明采用低密度高导电纤维作为导电填料，可以在填料添加量相对较低的情况下获得一种低密度高导电橡胶。

Description

低密度高强度导电橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低密度高强度导电橡胶及其制备方法。
背景技术
以硅橡胶为基材，加入导电填料制备的复合型导电材料具有耐高温、耐老化、成型加工性和导电性好的特点，适于制造形状复杂、结构细小的导电橡胶制品，可用于制造计算机、移动电话和键盘等设备的导电接触点，体积电阻率在1Ω·cm以下的高导电硅橡胶还可用于航空航天、舰船等的密封系统中，实现电子电气设备与环境调和、共存的电磁兼容环境，同时避免重要信息泄露。常用的导电填料主要有炭黑、石墨、碳纳米管等碳系材料及金、银、镍等金属粉体。填充金属粉体虽能获得极佳的导电性能，但存在成本高、材料密度大等缺点；碳系填料的密度较小，但导电性能有限，一般适合制备体积电阻率在1Ω·cm以上的普通导电橡胶。随着镀金属技术的发展，近年来开发出镀银玻璃微珠、镀银铜粉、镀镍石墨等复合型导电填料。其中镀镍石墨因其密度小、导电性好和耐老化等特点引起了较大关注，但是，粉体类导电填料对基体的增强效果有限(大部分粉体填料导电橡胶强度在1.5MPa左右)不能满足高强度性能的要求。因此寻找一种合适的导电填料，研发兼具高强度和高导电性能的橡胶至关重要。碳纤维具有高的比强度、比模量、疲劳强度和耐高温等优异性能，在航空航天、医疗、化工等领域已具有广泛应用。镀镍碳纤维除了具有碳纤维的众多优势之外还具备高的导电性能，作为橡胶的导电填料，可同时满足橡胶低密度、高强度、高导电性的要求，用以制备新型高强度高导电橡胶。
发明内容
本发明提供了一种低密度高强度导电橡胶及其制备方法，它是针对现有导电硅橡胶高强度与高导电性能不能同时具备的问题，提供了一种低密度、高强度导电橡胶及其制备方法，通过采用低密度、高强度导电纤维作为导电填料，得到了低密度、高强度、高导电性的导电硅橡胶，采用该技术合成的导电橡胶的力学性能优于粉末状填料的导电橡胶。
本发明提供的低密度高导电橡胶原料质量份数组成：
Figure BSA00000498483300011
所述的硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶，乙烯基摩尔含量0.05％～0.50％。
所述的导电填料是镀金属碳纤维，金属包括镍、铜所述的纤维的长度为2～5mm。
所述的硅烷偶联剂是乙烯基三乙氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述的有机过氧化物是2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧己烷或者是过氧化二异丙苯。
所述的白炭黑是沉淀法白炭黑。
本发明提供的低密度高导电橡胶的制备方法包括如下步骤：
采用开放式双棍炼胶机加工，滚筒温度为30℃，按计量将硅橡胶生胶加到辊筒上，包辊后，先加入白炭黑，混炼均匀后加入导电填料，混炼操作时间30～60分钟，混炼均匀的胶料经8～10次薄通后，加入硅烷偶联剂，混炼均匀，加入羟基硅油，混炼均匀，加入有机过氧化物，薄通8遍，打卷下片；在平板硫化机上进行一段硫化，条件为：10MPa压力下，160±5℃×10min；二段硫化在鼓风干燥箱中进行，条件为：200℃×240min。
本发明获得一种低密度高导电性能的导电橡胶，主要指标如下：密度：1.22～1.35g/cm；体积电阻率：0.02～0.6Ω·cm；拉伸强度：2.8～3.6MPa；断裂伸长率：160～215％。本发明的导电橡胶的力学性能优于粉末状填料的导电橡胶。
具体实施方式
实施例1：低密度高导电橡胶原料组分如下：(均为质量份数)
Figure BSA00000498483300021
制备方法如下：
将甲基乙烯基硅橡胶生胶(110-2，莱州市金泰硅业有限公司)在双棍开炼机上混炼至紧包前辊，加入沉淀白炭黑(JB-180，浙江英洛华化工有限公司)，混炼均匀后加入长度为2-3cm镀镍碳纤维(Ni-CF，碳纤维连续镀镍生产工艺及其屏蔽复合材料，复合材料学报，2010年05期)，混炼均匀，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、羟基硅油和2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧己烷，薄通8遍，一段硫化、二段硫化后得到导电橡胶。(一段硫化条件：平板机，10MPa，160±5℃，10min，二段硫化条件：鼓风干燥箱，200℃，240min，按GBT2439-2001测定，以下同)，其密度为1.22g/cm3；体积电阻率为0.57Ω·cm；拉伸强度为2.83MPa；断裂伸长率为215％。
实施例2：低密度高导电橡胶原料组分如下：(均为质量份数)
Figure BSA00000498483300022
Figure BSA00000498483300031
制备方法如下：
将甲基乙烯基硅橡胶生胶在双棍开炼机上混炼至紧包前辊，加入白炭黑，混炼均匀后加入镀镍碳纤维，混炼均匀，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、羟基硅油和2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧己烷，薄通8遍，一段硫化、二段硫化后得到导电橡胶。其密度为1.26g/cm3；体积电阻率为0.26Ω·cm；拉伸强度为2.97MPa；断裂伸长率为197％。
实施例3：低密度高导电橡胶原料组分如下：(均为质量份数)
制备方法如下：
将甲基乙烯基硅橡胶生胶在双棍开炼机上混炼至紧包前辊，加入白炭黑，混炼均匀后加入镀镍碳纤维，混炼均匀，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷，羟基硅油，2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧己烷，薄通8遍，一段硫化、二段硫化后得到导电橡胶。其密度为1.31g/cm3；体积电阻率为0.09Ω·cm；拉伸强度为3.2MPa；断裂伸长率为180％。
实施例4：低密度高导电橡胶原料组分如下：(均为质量份数)
制备方法如下：
将甲基乙烯基硅橡胶生胶在双辊开炼机上混炼至紧包前辊，加入白炭黑，混炼均匀后加入镀镍碳纤维，混炼均匀，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷，羟基硅油，2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧己烷，薄通8遍，一段硫化、二段硫化后得到导电橡胶。其密度为1.35g/cm3；体积电阻率为0.02Ω·cm；拉伸强度为3.6MPa；断裂伸长率为161％。
本发明的显著性特点：
采用低密度、高强度、高导电的镀镍碳纤维作为橡胶的导电填料，替代以往导电橡胶中粉末状导电填料，解决了导电橡胶高强度与高导电性能不能同时具备的问题，在高导电的同时具备良好的力学性能。

Claims (8)

1.一种低密度高导电橡胶，其特征在于它的原料的质量份数组成：
Figure FSA00000498483200011
2.根据权利要求1所述的导电橡胶，其特征是所述的硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶，乙烯基摩尔含量0.05％～0.50％。
3.根据权利要求1所述的导电橡胶，其特征是所述的导电填料是镀金属镍碳纤维。
4.根据权利要求3所述的镀金属纤维，其特征是所述的纤维的长度为2～5mm。
5.根据权利要求1所述的导电橡胶，其特征是所述的硅烷偶联剂是乙烯基三乙氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的导电橡胶，其特征是所述的有机过氧化物是2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧己烷或者是过氧化二异丙苯。
7.根据权利要求1所述的导电橡胶，其特征是所述的白炭黑是沉淀法白炭黑。
8.一种权利要求1所述的低密度高强度导电橡胶的制备方法，其特征是包括的步骤如下：
采用开放式双辊炼胶机加工，辊筒温度为30℃，按计量将硅橡胶生胶加到辊筒上，包辊后，先加入白炭黑，混炼均匀后加入导电填料，混炼操作时间30～60分钟，混炼均匀的胶料经8～10次薄通后，加入硅烷偶联剂，混炼均匀，加入羟基硅油，混炼均匀，加入有机过氧化物，薄通8遍，打卷下片；在平板硫化机上进行一段硫化，条件为：10MPa压力下，160±5℃×10min；二段硫化在鼓风干燥箱中进行，条件为：200℃×240min。 
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