CN103450688A - 一种导电屏蔽硅橡胶组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导电屏蔽硅橡胶组合物及其制备方法和应用，该组合物包括如下质量份数的组份：硅橡胶100份；沉淀法白炭黑3～15份；乙炔碳黑30～60份；镍粉或镍纤维中的一种或组合50～80份；过氧化二异丙苯1～3份；制备方法包括混炼和一段硫化、二段硫化，该组合物可用于制备密封件，具有良好的低压缩永久变形性能、电磁屏蔽性能、拉伸强度、拉断伸长率等，综合性能优异，且回弹适应性极好，通过各种密封性能试验、电磁屏蔽性能试验考核，满足了各类密封工况的技术要求和使用要求。

Description

一种导电屏蔽硅橡胶组合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种综合性能优异的导电屏蔽硅橡胶组合物及其制备方法与应用，属于功能性非金属密封材料及工艺技术领域。 

背景技术

硅橡胶具有耐高低温、低吸潮性、耐候性好等优点，是一种理想的密封材料，目前其密封制品已广泛应用于航天、航空、兵器、船舶、能源等领域。 

硅橡胶密封材料在某些密封工况条件下应用时，须综合考虑电磁屏蔽环境要求、各类密封性能要求（内压气密密封、外压水密密封要求）、振动试验及冲击试验要求。导电屏蔽硅橡胶组合物的研制主要是结合密封工况实际使用状态进行了广泛的调研。通过调研发行目前国内、外并无现用成熟技术可借鉴。主要是胶料的弹性、力学性能和导电屏蔽性能同时达到综合平衡状态是不容易的，一方面如果是追求高导电屏蔽性能则胶料的弹性、压缩永久变形就会降低甚至丧失，不能够满足长时间储存状态下的密封性能要求；另一方面如果是追求高弹性且压缩永久变形低的胶料则导电屏蔽性能将降低甚至丧失。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种导电屏蔽硅橡胶组合物，该组合物具有良好的低压缩永久变形性能、电磁屏蔽性能、拉伸强度、拉断伸长率等，综合性能优异，且回弹适应性极好，通过各种密封性能试验、电磁屏蔽性能试验考核，满足了各类密封工况的技术要求和使用要求。 

本发明的另外一个目的在于提供种导电屏蔽硅橡胶组合物的制备方法 及用途。 

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的： 

一种导电屏蔽硅橡胶组合物，包括如下质量份数的组份： 

在上述导电屏蔽硅橡胶组合物中，还包括质量份数为2～6份的耐热添加剂三氧化二铁，优选加入的耐热添加剂三氧化二铁的质量份数为2～4份。 

在上述导电屏蔽硅橡胶组合物中，镍粉与镍纤维组合使用时，镍粉占镍粉与镍纤维总质量的45-55%。 

一种导电屏蔽硅橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤： 

（1）将硅橡胶、沉淀法白炭黑，乙炔碳黑、镍粉或镍纤维中的一种或组合、过氧化二异丙苯加入开炼机或密炼机中混炼均匀并放置1天以上； 

（2）将步骤（1）得到的混炼胶依次进行一段硫化处理和二段硫化处理，得到导电屏蔽硅橡胶组合物制品。 

在上述导电屏蔽硅橡胶组合物的制备方法中，一段硫化温度为155℃～165℃，一段硫化时间为10min～20min，硫化压力为10MPa～25MPa。 

在上述导电屏蔽硅橡胶组合物的制备方法中，二段硫化包括两个升温阶段和一个恒温阶段，其中第一个升温阶段温度从室温升至150℃～170℃，升温时间为50min～70min；第二个升温阶段温度从150℃～170℃升至195℃～210℃，升温时间为50min～70min；一个恒温阶段为在195℃～210℃下恒温4h～5h。 

在上述导电屏蔽硅橡胶组合物的制备方法中，步骤（1）中还加入耐热 添加剂三氧化二铁进行混炼。 

上述导电屏蔽硅橡胶组合物在制备密封件中的应用。 

本发明与现有技术相比具有如下有益效果： 

（1）、本发明创新设计了新型的导电屏蔽硅橡胶组合物配方，硅橡胶中包含复合补强填料（乙炔碳黑、镍粉或镍纤维）+补强助剂（沉淀法白碳黑）+结构控制剂体系（过氧化二异丙苯）,通过各组分的用量调节并根据密封部位使用工况的要求对配比进行优化调整，使得橡胶压缩永久变形、硬度、拉伸强度、扯断伸长率及导电屏蔽性能达到一种综合平衡的优异效果；通过各种密封性能试验、电磁屏蔽性能试验考核，满足了各类密封工况的技术要求和使用要求； 

（2）、本发明对导电屏蔽硅橡胶组合物的制备工艺进行了优化设计，尤其通过大量工艺试验对硫化过程各个阶段的工艺参数进行了优化，进一步提高了硅橡胶制品的性能和质量； 

（3）、经过测定本发明制备的硅橡胶的性能达到如下指标：加入镍粉的硅橡胶：硬度(shoreA)65±5；拉伸强度≥3Pa；拉断伸长率≥150%；压缩永久变形≤15%(100℃×48h,压缩30％)；屏蔽性能（300MHz～7GHz频域内实测数据平均值）（dB）：≥15；体积电阻率（Ω·cm）（平均值）：0～100；加入镍纤维的硅橡胶：硬度(shoreA)60±5；拉伸强度≥2MPa；拉断伸长率≥150%；压缩永久变形≤30%(100℃×48h,压缩30％)；屏蔽性能（1K～10GHz频域内实测数据平均值）（dB）：≥30；体积电阻率（Ω·cm）（平均值）：0～100； 

（4）、本发明导电屏蔽硅橡胶组合物配方能够针对不同密封部位要求和工况使用条件进行广泛应用，可以应用于包括航天、航空、兵器、船舶、能源等的各种特定领域和民用领域，具有广阔的应用前景； 

（5）、本发明导电屏蔽硅橡胶组合物成型工艺性能优越，能够满足一次模压内径直径超过1.5m的○形密封件、各类异型橡胶圈、橡胶垫，并赋 予密封件具有优异的综合平衡性能，经过测试，其密封制品最低压缩至10%时，就可防雨水、防尘及高低气压。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述： 

在以下实施例中，拉伸强度、拉断伸长率、拉断永久变形按GB/T528测定；硬度shore A按GB/T531测定；压缩永久变形按GB/T1683测定；导电屏蔽性能测定按GB/T2439-2001测定。 

实施例1： 

（1）配方（质量份）： 

110-2硅橡胶胶100份，沉淀法白炭黑5份，乙炔碳黑40份，镍粉60份，过氧化二异丙苯DCP1.5份，耐热添加剂三氧化二铁3份。 

（2）制备过程 

步骤一、将100份110-2硅橡胶、5份沉淀法白炭黑，40份乙炔碳黑、60份镍粉、1.5份过氧化二异丙苯和3份耐热添加剂三氧化二铁加入密炼机中混炼均匀并放置1天； 

步骤二、将步骤（一）得到的混炼胶在硫化机中进行一段硫化处理，一段硫化温度为160℃，一段硫化时间为10min，硫化压力为15MPa。 

步骤三、将一段硫化后的制品放入烘箱中进行二段硫化，二段硫化包括两个升温阶段和一个恒温阶段，第一个升温阶段，温度从室温升至150℃，升温时间为60min，第二个升温阶段温度从150℃升至200℃，升温时间为60min，恒温阶段在200℃恒温4h，得到组合物制品。 

（3）性能测试结果： 

硬度shore A68；拉伸强度4.81MPa；拉断伸长率179.2%；扯断永久变形2.0%；压缩永久变形(100℃×48h,压缩30％)13.38%；体积电阻率（Ω·cm）（平均值）26.7；屏蔽性能（300MHz～7GHz频域内实测数据平均值（dB）20dB。 

实施例2： 

（1）配方（质量份）： 

110-2生胶100份，沉淀法白炭黑5份，乙炔碳黑40份，镍纤维65份，过氧化二异丙苯DCP1.5份。 

（2）制备过程 

步骤一、将100份110-2硅橡胶、5份沉淀法白炭黑，40份乙炔碳黑、65份镍纤维、1.5份过氧化二异丙苯加入密炼机中混炼均匀并放置2天； 

步骤二、将步骤（一）得到的混炼胶在硫化机中进行一段硫化处理，一段硫化温度为165℃，一段硫化时间为15min，硫化压力为15MPa。 

步骤三、将一段硫化后的制品放入烘箱中进行二段硫化，二段硫化包括两个升温阶段和一个恒温阶段，第一个升温阶段，温度从室温升至150℃，升温时间为70min，第二个升温阶段温度从150℃升至200℃，升温时间为70min，恒温阶段在200℃恒温5h，得到组合物制品。 

（3）性能测试结果： 

硬度shore A60；拉伸强度2.7MPa；拉断伸长率167%；拉断永久变形8%；压缩永久变形（%）(100℃×48h,压缩30％)23；体积电阻率（Ω·cm）（平均值）24.5；屏蔽性能（频域范围：1K～10GHz）（平均值）47dB。 

实施例3： 

（1）配方（质量份）： 

110-2生胶100份，沉淀法白炭黑10份，乙炔碳黑50份，镍纤维35份、镍粉30份，过氧化二异丙苯DCP2份、耐热添加剂三氧化二铁3份。 

（2）制备过程 

步骤一、将100份110-2硅橡胶、10份沉淀法白炭黑，50份乙炔碳黑、35份镍纤维、镍30份粉、1.5份过氧化二异丙苯、3份耐热添加剂三氧化二铁加入密炼机中混炼均匀并放置2天； 

步骤二、将步骤（一）得到的混炼胶在硫化机中进行一段硫化处理， 一段硫化温度为160℃，一段硫化时间为10min，硫化压力为10MPa。 

步骤三、将一段硫化后的制品放入烘箱中进行二段硫化，二段硫化包括两个升温阶段和一个恒温阶段，第一个升温阶段，温度从室温升至150℃，升温时间为60min，第二个升温阶段温度从150℃升至200℃，升温时间为60min，恒温阶段在200℃恒温5h，得到组合物制品。 

（3）性能测试结果： 

硬度shore A65；拉伸强度3.5MPa；拉断伸长率150%；拉断永久变形7%；压缩永久变形（%）(100℃×48h,压缩30％)23；体积电阻率（Ω·cm）（平均值）28；屏蔽性能（频域范围：1K～10GHz）（平均值）35dB。 

本发明实施例中室温为15-30℃。 

本发明导电屏蔽硅橡胶组合物用于制备密封件，得到密封件制品，能够针对不同密封部位要求和工况使用条件进行广泛应用，可以应用于包括航天、航空、兵器、船舶、能源等的各种特定领域和各种民用领域。本发明即有在高频域（300MHz～7GHz）范围内满足屏蔽性能的同时满足一般结构装配要求（装配力矩范围大、拧紧螺栓数量多且均布紧密、规格高等）和密封要求的；也有在低频域（1K～10GHz）范围内满足高屏蔽性能的同时需满足特定结构装配要求（装配力矩小、拧紧螺栓数量少且均布间距大、规格低等）和密封要求的，具有较强的适用性和广阔的应用前景。 

采用典型密封结构件密封性能试验表明：其满足法兰密封压力为0.1MPa、0.65MPa、0.8MPa、1.2MPa、1.5MPa时的气压、水压密封要求。 

本发明的导电屏蔽硅橡胶组合物成型工艺性能优越，能够满足一次模压内径直径超过1.5m的○形密封件、各类异型橡胶圈、橡胶垫并赋予密封件具有优异的综合平衡性能，经过评估，其密封制品最低压缩至10%时，就可防雨水、防尘及低气压。 

在某特定领域，要求其密封制品贮存期为10年。经贮存老化寿命试验 后并冲压（试验压力：1.5MPa、试验时间：6min）试验。试验结果表明，满足了其密封性能要求。 

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。 

Claims (9)

1.一种导电屏蔽硅橡胶组合物，其特征在于：包括如下质量份数的组份：

2.根据权利要求1所述的一种导电屏蔽硅橡胶组合物，其特征在于：还包括质量份数为2～6份的耐热添加剂三氧化二铁。

3.根据权利要求2所述的一种导电屏蔽硅橡胶组合物，其特征在于：所述加入的耐热添加剂三氧化二铁的质量份数为2～4份。

4.根据权利要求1所述的一种导电屏蔽硅橡胶组合物，其特征在于：所述镍粉与镍纤维组合使用时，镍粉占镍粉与镍纤维总质量的45-55%。

5.权利要求1所述的一种导电屏蔽硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将硅橡胶、沉淀法白炭黑，乙炔碳黑、镍粉或镍纤维中的一种或组合、过氧化二异丙苯加入开炼机或密炼机中混炼均匀并放置1天以上；

（2）将步骤（1）得到的混炼胶依次进行一段硫化处理和二段硫化处理，得到导电屏蔽硅橡胶组合物制品。

6.根据权利要求5所述的一种导电屏蔽硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述一段硫化温度为155℃～165℃，一段硫化时间为10min～20min，硫化压力为10MPa～25MPa。

7.根据权利要求5所述的一种导电屏蔽硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述二段硫化包括两个升温阶段和一个恒温阶段，其中第一个升温阶段温度从室温升至150℃～170℃，升温时间为50min～70min；第二个升温阶段温度从150℃～170℃升至195℃～210℃，升温时间为50min～70min；一个恒温阶段为在195℃～210℃下恒温4h～5h。

8.根据权利要求5所述的一种导电屏蔽硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中还加入耐热添加剂三氧化二铁进行混炼。

9.权利要求1所述的一种导电屏蔽硅橡胶组合物在制备密封件中的应用。