CN102250472A - 一种高性能硅基导电橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能硅基导电橡胶及其制备方法，导电橡胶主要由硅橡胶、硅烷偶联剂、硫化剂、阻燃剂和导电粉组成。导电粉体按大、小粒径极配而成，硅烷偶联剂覆盖在导电粉体的表面。本发明具有优异的电气及物理特性，导电性能优良，耐老化，耐高低温，具有稳定的电阻时间特性，可控制的电阻温度系数及较高的温度界限等优点。主要用于航空、航天、舰船等军用方舱和军用电子设备，以及电子产品、电信、高频控制设备等要求水密、气密或频率范围特别宽，并需要优良屏蔽性能的场合。

Description

一种高性能硅基导电橡胶及其制备方法

技术领域

本发明属于一种有电磁屏蔽界面要求的有机导电材料，具体涉及一种高性能硅基导电橡胶及其制备方法。

背景技术

近年来，随着科学技术和电子工业的高速发展，各种数字化、高频化的电子电器设备在工作时向空间辐射了大量不同波长和频率的电磁波，从而导致了新的环境污染—电磁波干扰和放射频率干扰。与此同时，电子元器件也正向着小型化、轻量化、数字化和高密度集成化方向发展，灵敏度越来越高，很容易受到外界电磁干扰而出现误动、图像障碍以及声音障碍等。电磁辐射产生的电磁干扰不仅影响到电子产品的性能实现，而且由此而引起的电磁污染会对人类和其它生物体造成严重的危害。为解决电磁波辐射造成的干扰与泄漏，主要采用电磁屏蔽材料进行屏蔽，实现电子电器设备与环境相调和、相共存的电磁兼容环境。

目前，市场上主要多以碳黑作为导电介质的导电材料，高分子基料主要采用天然橡胶，三元乙丙橡胶，丁基橡胶等，但它们存在着导电性能低和易老化等缺点。

基于此，发明了以硅橡胶为载体，在其中通过添加导电填料而制得的导电橡胶，它具有优异的电气及物理特性，导电性能优良，耐老化、耐高低温等性能，可以应用于航空、航天、舰船等军用电子设备，通信终端，笔计本电脑，数码视听及通信设备等。

发明内容

    本发明是为了克服现有技术存在的缺点而提出的，其目的是提供一种高性能硅基导电橡胶及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种高性能硅基导电橡胶，包括的组分和重量百分比为：

        硅橡胶           15%～20%

        硅烷偶联剂       0.005%～1%

        硫化剂           0.6%～1.2%

        阻燃剂           4%～6%。

 所述的硅橡胶是指甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基甲乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶中的一种或两种以上的混合物。

所述的硅烷偶联剂是指A-172（市售）。

所述的硫化剂是指有机过氧化物，即BP、DCBP、DCP、DBPMH中的一种或两种以上的混合物。

所述的阻燃剂是氢氧化镁或氢氧化铝中的一种或其混合物。

所述的导电粉体是指纯银导电粉、纯镍导电粉、镍包石墨导电粉、银包铝导电粉、银包铜导电粉、银包镍导电粉、银包玻璃导电粉中的一种或两种以上的混合物。

所述的导电粉体按大、小两种粒径粉体按照10：1的重量比组成，大粒径的颗粒尺寸为50～120μm，小粒径的颗粒尺寸为20～50μm。

其中硅烷偶联剂包覆在导电粉体的表面。

还包括着色剂、内脱模剂、抗氧化剂、增塑剂和表面活性剂。

一种高性能硅基导电橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（i）导电粉干燥

    将导电粉体烘烤60～80小时，以除去水分；

 （ⅱ）导电粉体粒径极配

    将导电粉体进行粒径极配，按照10：1的重量比分别取大、小两种粒径的导电粉体进行预混，使两种不同粒径的导电粉体初步混合；

 （ⅲ）导电粉包覆

    采用湿法对步骤（ⅱ）所得的粉体进行表面处理，得表面包覆一层硅烷偶联剂的导电粉体；

 （ⅳ）混合

    将步骤（ⅲ）所得的导电粉体与硅橡胶及阻燃剂，硫化剂等在密炼机内进行10～20分钟的混合，得高性能硅基导电橡胶。

本发明的有益效果

本发明的产品具有优良的导电性和屏蔽效果，优异的电气绝缘性及良好的透气性，良好的耐氧化性和耐高低温性，可以在恶劣的环境中使用；容易加工成型。

具体实施方式

下面,参照实施例对本发明的高性能硅基导电橡胶及其制备方法进行详细说明：

 一种高性能硅基导电橡胶,包括组分和重量百分比为：

         硅橡胶            15%～20%

         硅烷偶联剂        0.005%～1%

         硫化剂            0.6%～1.2%

         阻燃剂            4%～6%

         导电粉            余量。

 所述的硅橡胶是指甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基甲乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶中的一种或两种以上的混合物。

所述的硅烷偶联剂是指A-172（市售）。

所述的硫化剂是指有机过氧化物，即BP、DCBP、DCP、DBPMH中的一种或两种以上的混合物。

所述的阻燃剂是氢氧化镁或氢氧化铝中的一种或其混合物。

所述的导电粉体是指纯银导电粉、纯镍导电粉、镍包石墨导电粉、银包铝导电粉、银包铜导电粉、银包镍导电粉、银包玻璃导电粉中的一种或两种以上的混合物。

导电粉体按大、小两种粒径粉体按照10：1的重量比组成，所述的大粒径的颗粒尺寸为50～120μm，小粒径的颗粒尺寸为20～50μm。导电粉体的颗粒形状为树枝形或椭球形。

将导电粉体按照大、小粒径进行粒径极配的目的是为了达到最高填充率，从而达到最佳的导电率。

极配后的粉体混合物表面通过湿法包覆上一层硅烷偶联剂。

作为可调整组分，一些常用的添加剂也可以加入到本发明的硅基导电橡胶中，调整的极限以不削弱本发明的目的。具体添加剂包括着色剂、内脱模剂、抗氧化剂、增塑剂及表面活性剂。

一种高性能硅基导电橡胶的制备方法：包括以下步骤：

 （i）导电粉干燥

    将导电粉体在鼓风干燥箱中烘烤60～80小时，以除去水分；

 （ⅱ）导电粉体粒径极配

    将导电粉体进行粒径极配，按照10：1的重量比分别取大、小两种粒径的导电粉体，在搅拌器内进行预混，使两种不同粒径的导电粉体初步混合；

 （ⅲ）导电粉包覆

    采用湿法对步骤（ⅱ）所得的粉体进行表面处理，得表面包覆一层硅烷偶联剂的导电粉体；

 （ⅳ）混合

    将步骤（ⅲ）所得的导电粉体与硅橡胶及阻燃剂，硫化剂等在密炼机内进行10～20分钟的混合，得高性能硅基导电橡胶。

实施例1～3

（1）准备原料

      a 硅橡胶

        其中： a1 甲基硅橡胶

               a2 甲基乙烯基硅橡胶

               a3.甲基苯基乙烯基硅橡胶

               a4.甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶

      b 硅烷偶联剂A-172

      c 硫化剂

        其中：  c1 DCBP   c2 DCP    c3 DBPMH

      d 阻燃剂

        其中：  d1 氢氧化镁     d2 氢氧化铝

      e 导电粉

        其中：  e1 纯银导电粉（平均粒径35μm）

                e2 银包铝导电粉（平均粒径70μm）

                e3 银包铜导电粉（平均粒径70μm）

将上述粉体按照表1表示的比例进行极配，然后采用湿法对极配后的粉体进行表面处理，使其表面包覆一层硅烷偶联剂的导电粉休。

（2）将上述各组分按比例（具体组分及其比例见表1）放入密炼机内进行混合即得硅基导电橡胶。

表1是实施例1～3硅基导电橡胶的组成

为验证本发明的产品性能，做以下测试

（一）电阻率测试

 将实施例1～3制得的硅基导电橡胶，通过在170℃模压10分钟制得厚2mm，120mm×120mm的矩形片，测得电阻后，并计算出其电阻率，结果如表2所示，制得的硅基导电橡胶具有良好的导电性。

（二）拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度测试

将实施1～3制得的硅基导电橡胶按GB/T 528-1998和GB/T 529-1999测试其拉伸强度，断裂伸长率及撕裂强度，结果（见表2），表明本发明具有良好的力学性能。

（三）耐老化性能测试 

  老化试验1：将制备实施例1～3制得的硅基导电橡胶，通过在170℃模压10分钟制得厚2mm，120mm×120mm的矩形片，在150℃下烘烤72小时，测其老化电阻，拉伸强度，断裂伸长率及撕裂强度，结果（见表2）所示，各项性能指标变化不大，表明本发明具有良好的抗老化性能及电性能稳定性。

 老化试验2：将制备实施例1～3制得的导电橡胶，按照GB/T 7759-1996，对样品压缩25%后，在70℃烘烤22小时，测其压缩永久变形量，结果（见表2）所示，表明本发明具有良好回弹性。

 表2是本发明硅基导电橡胶测试试验结果

Claims (10)

1.一种高性能硅基导电橡胶，其特征在于：包括组分和重量百分比为：

        硅橡胶            15%～20%

        硅烷偶联剂        0.005%～1%

        硫化剂            0.6%～1.2%

        阻燃剂            4%～6%

        导电粉            余量。

2.根据权利要求1所述的高性能硅基导电橡胶，其特征在于：所述的硅橡胶是指甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基甲乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶中的一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的高性能硅基导电橡胶，其特征在于：所述的硅烷偶联剂是指A-172。

4.根据权利要求1所述的高性能硅基导电橡胶，其特征在于：所述的硫化剂是指有机过氧化物，即BP、DCBP、DCP、DBPMH中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的高性能硅基导电橡胶，其特征在于：所述的阻燃剂是氢氧化镁或氢氧化铝中的一种或其混合物。

6.根据权利要求1所述的高性能硅基导电橡胶，其特征在于：所述的导电粉体是指纯银导电粉、纯镍导电粉、镍包石墨导电粉、银包铝导电粉、银包铜导电粉、银包镍导电粉、银包玻璃导电粉中的一种或两种以上的混合物。

7.根据权利要求6所述的高性能硅基导电橡胶，其特征在于：所述的导电粉体按大、小两种粒径粉体按照10：1的重量比组成，大粒径的颗粒尺寸为50～120μm，小粒径的颗粒尺寸为20～50μm。

8.根据权利要求7所述的高性能硅基导电橡胶，其特征在于：其中硅烷偶联剂包覆在导电粉体的表面。

9.根据权利要求1所述的高性能硅基导电橡胶，其特征在于：还包括着色剂、内脱模剂、抗氧化剂、增塑剂和表面活性剂。

10.权利1所述的高性能硅基导电橡胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（i）导电粉干燥

    将导电粉体烘烤60～80小时，以除去水分；

 （ⅱ）导电粉体粒径极配

    将导电粉体进行粒径极配，按照10：1的重量比分别取大、小两种粒径的导电粉体进行预混，使两种不同粒径的导电粉体初步混合；

 （ⅲ）导电粉包覆

    采用湿法对步骤（ⅱ）所得的粉体进行表面处理，得包覆一层硅烷偶联剂的导电粉体；

 （ⅳ）混合

    将步骤（ⅲ）所得的导电粉体与硅橡胶及阻燃剂，硫化剂等在密炼机内进行10～20分钟的混合，得高性能硅基导电橡胶。