CN102816355A

CN102816355A - 一种导电橡胶及其制备方法

Info

Publication number: CN102816355A
Application number: CN2011101556139A
Authority: CN
Inventors: 伍江涛; 曾敏; 高瑞雪
Original assignee: Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Current assignee: Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明涉及“一种导电橡胶及其制备方法”，属于高分子复合材料领域。采用金属微粉、硼粉、镀银玻璃微珠、导电炭黑作为填料，添加到丁腈橡胶中，增加橡胶的导电性能，同时通过一定量的填料配比，当导电橡胶的电阻率降至10-10^-1时，导电橡胶的物理机械性能也在原基础上进行了增长，其拉伸强度可达20~25MPa。该导电橡胶可用作轮胎的导电胶料，以及可用作电磁屏蔽密封条材料。

Description

一种导电橡胶及其制备方法

技术领域

本发明属于导电高分子复合材料领域，特别涉及一种导电橡胶及其制备方法。

背景技术

汽车轮胎是关系到汽车产品安全以及环境保护的一个重大课题。轮胎在行驶过程种由于摩擦导致静电聚集产生放电。静电火花除了对车载电子设备产生电磁干扰，对车上人员产生不良影响，还会产生臭氧加速轮胎老化，并且在车辆加油时产生事故隐患。导电轮胎有利于消除车体静电，但导电轮胎的导电胶料除了要求达到一定的导电性能，还要有很高的力学强度，尤其是很好的耐磨性能及耐老化性能。一般的导电轮胎胶料都是通过加入导电炭黑的方法来提高它的导电性能，但是现有的导电炭黑往往对橡胶基体的补强作用不够，造成轮胎实际使用性能不好；特别是在要进一步提高橡胶导电性能的情况下，则需要大量填充才能达到一定的导电要求，但填充量太大对产品其它性能的影响更大。

发明内容

针对上述领域中的不足，本发明提供一种导电橡胶，在橡胶料中添加了增加导电性能的组分外，还通过加入一定配比的填料，满足橡胶的物理力学性能的增长，该导电橡胶可用作导电轮胎的胎面材料；且由于该产品具有很好的导电性能，可用作导电抗电磁辐射干扰的电磁密封条。

一种导电橡胶，其组成及重量份为：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1份，过氧化物DCP 2份，邻苯二甲酸二丁酯20份，防老剂RD 0.5份，防老剂MB 1.5份，促进剂DM 1.5份，促进剂EZ 1.5份，S 0.3份和导电材料，所述导电材料为金属微粉、B粉（硼粉）、镀银玻璃微珠150-250份或导电炭黑20-40份。

所述金属微粉为金属Ni，金属微粉和B粉粒径为250目~300目。

所述导电炭黑一次结构粒径约为20nm，DBP吸油值6.0mL•g-1，pH值6.0，比电阻0.20Ω.cm。

所述导电橡胶体积电阻率在10-10^-1Ω.cm。

上述导电橡胶的制备方法，采用如下步骤：室温下通水冷却，保证炼胶机的辊温在55±5℃，在生胶包辊后，依次加入各类助剂（包括有硬脂酸、氧化锌、促进剂、防老剂）， 8-10次打卷薄通，调节辊距至2mm下片，母胶停放4h后加入所需质量份数的炭黑、金属Ni或B粉，和软化剂及硫磺，8-10次打卷薄通，混炼均匀后调节辊距至所需厚度尺寸下片，停放24h后模压硫化成型。

所述炼胶机为开放式双辊炼胶机。

上述导电橡胶作为导电抗电磁辐射干扰的电磁密封条材料的应用。

本发明导电橡胶是通过添加一定量的导电材料金属微粉、镀银玻璃微珠及导电炭黑来提高橡胶的导电性能，通过添加上述填料，使其共同作用，以弥补橡胶由于导电材料的添加致使力学性能降低而带来的不足。该导电橡胶由于具有很好的导电性能（10-10^-1Ω.cm），还可用作消除电磁辐射干扰的电磁屏蔽密封条。由电子设备产生的电磁污染已成为当今不可忽视的社会公害。电磁干扰极易影响信息系统和灵敏设备正常工作，电磁泄漏还会威胁到电子信息安全，并危及人类健康。运用该电磁屏蔽橡胶可有效抑制有害的电磁辐射，减小电磁污染和实现电磁兼容。

氧化锌、硬脂酸-两者常用作为橡胶配方中的活化剂使用，主要起到活化硫磺和促进剂，提高硫化效率，本发明同时选用两种材料，并通过一定量的配比来提高橡胶的硫化交联效率，并与促进剂、硫化剂一起为橡胶的交联共同起作用。

促进剂-在橡胶配方中起到促进橡胶硫化，加速橡胶交联的作用。

防老剂-是橡胶配方中的防护体系，在橡胶中起到改善橡胶使用、储存寿命的作用。

软化剂（邻苯二甲酸二丁酯）-在橡胶中作为增塑剂使用，目的是降低分子链段之间的作用力，改善橡胶混炼工艺，促进其他助剂的分散，缩短混炼时间。

硫化剂-硫化剂主要有硫磺、硫载体（在橡胶硫化过程中和释放出硫元素的化学试剂）及过氧化物三类，对于不同要求的不同配方，选用的硫化剂有所不同。本研究采用的是以过氧化物DCP为主硫化剂，硫化作为活性剂的髙促低硫硫化体系。硫化剂主要起到交联橡胶链段的作用。

本发明配方中的导电材料提高了橡胶的导电性能，通过添加上述填料，使其共同作用，使导电橡胶的力学性能进一步提高，其拉伸强度可达20~25MPa。该导电橡胶可用作导电轮胎的胎面材料；且由于该产品具有很好的导电性能，可用作导电抗电磁辐射干扰的电磁密封条。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

下面各种辅料均为市售。

实施例1：

丁腈橡胶。牌号NBR240S，丙烯腈含量26％，门尼黏度(ML1+4，100℃)56，密度0.96g·cm-3,日本合成橡胶公司。

配方：丁腈橡胶 100，氧化锌 5，硬脂酸 1，过氧化物DCP 2，硫黄 0.3，促进剂DM 1.5，EZ 1.5，防老剂MB 1.5， RD 0.5。金属粉Ni（250目）份数：150phr。硫化条件为：153℃×20min。

性能	指标
		拉伸强度 MPa	9.83
撕裂强度 kN/m	21.11
		体积电阻率 Ω.cm	6.65

实施例2：

丁腈橡胶牌号同例1。

配方：丁腈橡胶 100，氧化锌 5，硬脂酸 1，过氧化物DCP 2，硫黄 0.3，促进剂DM 1.5，EZ 1.5，防老剂MB 1.5， RD 0.5。金属粉B（250）份数：450phr。硫化条件为：153℃×20min。

性能	指标
		拉伸强度 MPa	6.48
撕裂强度 kN/m	22.15
		体积电阻率 Ω.cm	8.60

实施例3：

丁腈橡胶牌号同例1。

配方：丁腈橡胶 100，氧化锌 5，硬脂酸 1，过氧化物DCP 2，硫黄 0.3，促进剂DM 1.5，EZ 1.5，防老剂MB 1.5， RD 0.5。导电炭黑份数：20phr。硫化条件为：153℃×20min。

性能	指标
		硬度邵尔A	63
拉伸强度 MPa	11.46
		撕裂强度 kN/m	26.96
体积电阻率 Ω.cm	3.17

实施例4：

丁腈橡胶牌号同例1。

配方：丁腈橡胶 100，氧化锌 5，硬脂酸 1，过氧化物DCP 2，硫黄 0.3，促进剂DM 1.5，EZ 1.5，防老剂MB 1.5， RD 0.5。导电炭黑份数：40phr。硫化条件为：153℃×20min

性能	指标
		硬度邵尔A	81
拉伸强度 MPa	21.38
		撕裂强度 kN/m	34.65
体积电阻率 Ω.cm	0.66

丁腈橡胶是非结晶性橡胶，无自补强性，纯胶硫化胶的拉伸强度只有3.0~4.5MPa。因此必须经补强后才有使用价值，经卡博特高耐磨炭黑N330和助剂补强后硫化胶的拉伸强度可达20~25MPa。丁腈橡胶具有极性，导致其可成为半导胶，其体积电阻只有108~109Ω·m，介电系数可达7~12。经本配方处理后，其导电性增加，力学性能增强。

Claims

1.一种导电橡胶，其组成及重量份为：丁腈橡胶100份，氧化锌5份，硬脂酸1份，过氧化物DCP 2份，邻苯二甲酸二丁酯20份，防老剂RD 0.5份，防老剂MB 1.5份，促进剂DM 1.5份，促进剂EZ 1.5份，S 0.3份和导电材料，所述导电材料为金属微粉、硼粉、镀银玻璃微珠150-250份，或导电炭黑20-40份。

2.根据权利要求1所述的导电橡胶，所述金属微粉为金属Ni，金属微粉或硼粉粒径在250目~300目。

3.根据权利要求1所述的导电橡胶，所述导电炭黑一次结构粒径为20nm，DBP吸油值6.0mL•g-1，pH值6.0，比电阻0.20Ω.cm。

4.根据权利要求1所述的导电橡胶，所述导电橡胶体积电阻率在10-10^-1Ω.cm。

5.权利要求1-4任一所述导电橡胶的制备方法，采用如下步骤：室温下通水冷却，保证炼胶机的辊温在55±5℃，在生胶包辊后，依次加入硬脂酸、氧化锌、促进剂、防老剂， 8-10次打卷薄通，调节辊距至2mm下片，母胶停放4h后加入所需质量份数的炭黑、金属Ni或硼粉，和软化剂及硫磺，8-10次打卷薄通，混炼均匀后调节辊距至所需厚度尺寸下片，停放24h后模压硫化成型。

6.根据权利要求5所述的制备方法，所述炼胶机为开放式双辊炼胶机。

7.权利要求1-4任一所述导电橡胶作为导电抗电磁辐射干扰的电磁密封条材料的应用。