CN105061836B - 一种高分子发泡半导体转印辊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高分子发泡半导体材料转印辊，采用高分子发泡半导体材料制成，该高分子发泡半导体材料由以下组分按重量百分比混合加工而成：氯醚橡胶5‑40%，丁腈橡胶30‑60%，液体丁腈5‑15%，活性剂5‑10%，补强剂4‑10%，锂盐1‑5%，硫化剂2‑5%，发泡剂5‑10%。本方案采用锂盐作为导电材料，锂盐的电阻环境依存性较好，可以降低高分子发泡材料的电阻，且在高分子发泡材料中分散良好，而且锂盐可以和ECO高分子复合材料中的氧元素反应形成化学交联，结合牢固；本方案采用液体橡胶，液体橡胶是一种低分子量的橡胶，本身可以参与橡胶的交联反应，和高分子发泡半导体材料形成牢固的分子键交联，不会析出；做好的转印辊还经过UV处理，使其表面形成固化层，进一步防止析出污染感光鼓。

Description

一种高分子发泡半导体转印辊及其制备方法

技术领域

本发明涉及转印辊的制作领域，具体是一种高分子发泡半导体转印辊的制备方法。

背景技术

现代办公设备都具有电摄影成像装置，如激光打印机、数码复印机、普通纸传真机及激光多功能一体机等。这种成像装置对于不同机型其结构不尽相同，但工作原理基本相同，都要经过充电、曝光、显影、转印、定影、清洁共六个过程。工作时光导鼓的表面被充上均匀电荷，获得一定表面电位，然后根据图文影像信息进行曝光，形成“静电潜像”，经过显影器显影，潜像即转变成可见的色粉像，再经过转印装置，墨粉便转印到打印纸或其它介质上，最后经过定影装置加温、加压热熔，墨粉熔化后即在纸上熔凝出文字及图像。

转印辊是光鼓电子图像转化为碳粉图像的关键零部件，转化的精确度，以及与光鼓等相关零部件的兼容性决定了复印机的品质。转印辊的基本构成是中间一根金属芯棒，外体是一层半导体发泡高分子材料。发泡高分子材料的体积电阻正处于导体与绝缘体中间最难控制的半导体范围，对半导体材料的压敏性、光敏性、热敏性、电压依存性、环境依存性都有极其苛刻的要求。

转印辊的主要要求有柔软、弹性好、压缩永久变形低、摩擦系数高、电阻均匀、环境依存性好、电压依存性好、不污染与之接触的感光鼓等。电阻均匀用周倍率来表征，即将转印辊旋转的过程中测量电阻，最大和最小电阻的比值。环境依存性是指在不同温湿度环境中转印辊的体积电阻的变化率，一般用低温低湿的电阻的对数值减去高温高湿的电阻的对数值来表征。

目前为达到柔软效果，都是用发泡的方法降低硬度，但即使发泡有时仍达不到理想的效果，为进一步降低硬度，一般都是在材料中加入增塑软化剂，硬度是降下来了，但增塑软化剂容易析出，污染与之接触的感光鼓，影响打印效果，而且随着增塑软化剂的不断析出，硬度也逐渐增高，打印效果越来越差。

目前为了改善环境依存性，一般都用导电炭黑来导电，但导电炭黑一是分散困难，造成同一根转印辊的体积电阻都不一致，打印效果不好，二是加工过程中电阻波动很大，产品不良率高。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种高分子发泡半导体转印辊及其制备方法，其采用改进的高分子发泡半导体复合材料来制作转印辊，所制作的转印辊柔软、弹性好、压缩永久变形低、摩擦系数高、电阻均匀、环境依存性好、电压依存性好、不污染与之接触的感光鼓，从而解决现有技术之不足。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的思路是，制作转印辊时，不再采用增塑软化剂，而采用液体橡胶，因为液体橡胶是一种低分子量的橡胶，本身可以参与橡胶的交联反应，和高分子发泡半导体材料形成牢固的分子键交联，不会析出。同时为了更进一步防止析出污染感光鼓，将做好的转印辊再经过UV处理，即将转印辊经过紫外光灯照射一遍使表面形成固化层。另外，本方案不再采用常用的导电炭黑，而采用锂盐作为导电材料，因为锂盐的电阻环境依存性较好，可以降低高分子发泡材料的电阻，且在高分子发泡材料中分散良好，而且锂盐可以和ECO高分子复合材料中的氧元素反应形成化学交联，结合牢固。该导电材料连同其他常规的材料：活性剂、补强剂、硫化剂混炼均匀停放一段时间，然后投入挤出机和芯棒一起挤出，放入硫化罐硫化，然后研磨至所需尺寸得到转印辊半成品。

具体的，本发明的技术方案是，一种高分子发泡半导体材料转印辊，采用高分子发泡半导体材料制成，该高分子发泡半导体材料由以下组分按重量百分比混合加工而成：氯醚橡胶5-40％，丁腈橡胶30-60％，液体丁腈5-15％，活性剂5-10％，补强剂4-10％，锂盐1-5％，硫化剂2-5％，发泡剂5-10％。

上述材料中，所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为18～41％的橡胶；液体丁腈为丙烯腈含量为18～41％的液体丁腈。所述氯醚橡胶为环氧氯丙烷-环氧乙烷二元共聚物(ECO)、环氧氯丙烷-烯丙基缩水甘油醚二元共聚物(GCO)和环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物(GECO)中的一种或两种以上的混合物。所述补强剂优选采用中粒子热裂炭黑MT，也可以采用其他常规的补强填充剂。所述锂盐是双三氟甲烷磺酰亚胺锂、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯中的一种或两种混合物。所述硫化剂是硫磺、一硫化四甲基秋兰姆、二硫化二苯并噻唑中的一种或两种以上的混合物。所述发泡剂是二苯磺酰肼醚、偶氮二甲酰胺、尿素中的一种或两种以上的混合物。

所述活性剂为氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌以及陶瓷材料中的一种或两种以上的混合物。优选的，其中的陶瓷材料为高导热系数的陶瓷材料，该陶瓷材料一般是微粒、纤维、晶须或块片状的形态，其中高导热系数的陶瓷材料是指导热系数>30W/mK的陶瓷材料。陶瓷材料有多种，例如碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铍、碳化硼等等，实验中，陶瓷材料为碳化硅时效果最佳。

根据上述的高分子发泡半导体转印辊，本发明还提供了制备工艺，一种高分子发泡半导体转印辊的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：混炼高分子发泡半导体材料，其具体的混炼过程为：将氯醚橡胶在开炼机中塑炼几分钟，待包辊后加入锂盐共混炼，混炼温度60～80℃，混炼时间约10分钟，即可将锂盐均匀分散至氯醚橡胶中，得到氯醚橡胶-锂盐母胶，氯醚橡胶-锂盐母胶是以氯醚橡胶为载体的锂盐母胶。在密炼机中加入丁腈橡胶、氯醚橡胶-锂盐母胶，密炼3分钟，密炼时间过短，橡胶未能充分软化，影响炼胶效果；密炼时间过长，橡胶分子链破坏过多，影响复合材料物理性能；将活性剂、补强剂、液体丁腈分三次投入密炼机，一次投料或分2次投料活性剂、补强剂、锂盐在氯醚橡胶中分散不均，3次即可达到理想分散效果，4次以上影响炼胶工作效率。每次密炼4-8分钟，最后升温至120～130℃排料，在开炼机上出片停放8-24小时后在开炼机上加入硫化剂、发泡剂，混炼均匀后出片停放4-36小时后可用于硫化；其中各组分按如下重量百分比配置：氯醚橡胶5-40％，丁腈橡胶30-60％，液体丁腈5-15％，活性剂5-10％，补强剂4-10％，锂盐1-5％，硫化剂2-5％，发泡剂5-10％；

步骤2：将步骤1制成的材料投入挤出机挤出，放入硫化罐硫化150℃*40分钟得到胶管，然后裁切、套入芯棒中，烘烤100℃*60分钟，研磨至所需尺寸，得到转印辊。另外，为了防止析出污染感光鼓，将做好的转印辊进行UV处理，即将转印辊经过紫外光灯照射一遍使其表面形成固化层。

本发明采用上述方案，具有如下优点：

1、本方案不再采用常用的导电炭黑，而采用锂盐作为导电材料，因为锂盐的电阻环境依存性较好，可以降低高分子发泡材料的电阻，且在高分子发泡材料中分散良好，而且锂盐可以和ECO高分子复合材料中的氧元素反应形成化学交联，结合牢固；

2、本方案不再采用增塑软化剂，而采用丁腈橡胶、液体丁腈等液体橡胶，因为液体橡胶是一种低分子量的橡胶，本身可以参与橡胶的交联反应，和高分子发泡半导体材料形成牢固的分子键交联，不会析出；

3、做好的转印辊经过UV处理，使其表面形成固化层，进一步防止析出污染感光鼓；

4、另外，在活性剂中增设微粒、纤维、晶须或块片状形态下的陶瓷微粒，在实际实验中，增加了上述陶瓷微粒后的ECO高分子复合材料具有很好的化学稳定性。

具体实施方式

现结合具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1：

按重量百分比将氯醚橡胶12.7％投入开炼机塑炼3分钟包辊，加入3.5％锂盐混炼均匀10分钟得到氯醚橡胶-锂盐母胶，将丁腈橡胶45.3％、氯醚橡胶-锂盐母胶投入密炼机密炼3分钟，然后将活性剂9％、补强剂8.5％、液体丁腈12.7％分三次投入密炼机，每次密炼4-5分钟，最后升温至125℃排料，在开炼机上出片停放8-24小时后在开炼机上加入硫化剂2.5％、发泡剂5.8％，混炼均匀后出片停放4-36小时后可用于硫化。

然后投入挤出机挤出，放入硫化罐硫化150℃*40分钟得到胶管，然后裁切、套入芯棒中，烘烤100℃*60分钟，研磨至所需尺寸，UV处理后得到所需转印辊。

将所制得的转印辊体积电阻6.5～7LOGΩ，硬度30～35SHC，周倍率1.15以下，环境依存性1.3～1.5。

实施例2：

按重量百分比将氯醚橡胶7.2％投入开炼机塑炼3分钟包辊，加入2.2％锂盐混炼均匀10分钟得到氯醚橡胶-锂盐母胶，将丁腈橡胶51.7％、氯醚橡胶-锂盐母胶投入密炼机密炼3分钟，然后将活性剂9.2％、补强剂8.6％、液体丁腈12.9％分三次投入密炼机，每次密炼4-5分钟，最后升温至125℃排料，在开炼机上出片停放8-24小时后在开炼机上加入硫化剂2.5％、发泡剂5.7％，混炼均匀后出片停放4-36小时后可用于硫化。

然后投入挤出机挤出，放入硫化罐硫化150℃*40分钟得到胶管，然后裁切、套入芯棒中，烘烤100℃*60分钟，研磨至所需尺寸，UV处理后得到所需转印辊。

将所制得的转印辊体积电阻7～7.5LOGΩ，硬度30～35SHC，周倍率1.15以下，环境依存性1.4～1.6。

实施例3：

按重量百分比将氯醚橡胶15％投入开炼机塑炼3分钟包辊，加入4.2％锂盐混炼均匀10分钟得到氯醚橡胶-锂盐母胶，将丁腈橡胶55.7％、氯醚橡胶-锂盐母胶投入密炼机密炼3分钟，然后将活性剂10％、补强剂9.6％、液体丁腈13％分三次投入密炼机，每次密炼4-5分钟，最后升温至125℃排料，在开炼机上出片停放8-24小时后在开炼机上加入硫化剂3.5％、发泡剂7.5％，混炼均匀后出片停放4-36小时后可用于硫化。本实施例中，活性剂是微粒、纤维、晶须或块片状的形态的碳化硅。

然后投入挤出机挤出，放入硫化罐硫化150℃*40分钟得到胶管，然后裁切、套入芯棒中，烘烤100℃*60分钟，研磨至所需尺寸，形成转印辊半成品，对转印辊半成品进行UV处理后即可得到所需转印辊。

将所制得的转印辊体积电阻6.5～7.5LOGΩ，硬度30～35SHC，周倍率1.15以下，环境依存性1.3～1.5。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高分子发泡半导体材料转印辊，采用高分子发泡半导体材料制成，其特征在于：该高分子发泡半导体材料由以下组分按重量百分比混合加工而成：氯醚橡胶5-40％，丁腈橡胶30-60％，液体丁腈5-15％，活性剂5-10％，补强剂4-10％，锂盐1-5％，硫化剂2-5％，发泡剂5-10％；其中，所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为18～41％的橡胶；液体丁腈为丙烯腈含量为18～41％的液体丁腈；所述活性剂为陶瓷材料或者陶瓷材料与氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌中的一种或两种以上的混合物，所述陶瓷材料是导热系数>30W/mK的微粒、纤维、晶须或块片状的形态的陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的一种高分子发泡半导体材料转印辊，其特征在于：所述锂盐是双三氟甲烷磺酰亚胺锂。

3.根据权利要求1所述的一种高分子发泡半导体材料转印辊，其特征在于：所述发泡剂是二苯磺酰肼醚、偶氮二甲酰胺、尿素中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种高分子发泡半导体材料转印辊，其特征在于：所述补强剂为中粒子热裂炭黑MT。

5.根据权利要求1所述的一种高分子发泡半导体材料转印辊，其特征在于：所述陶瓷材料为碳化硅。

6.一种高分子发泡半导体转印辊的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：混炼高分子发泡半导体材料，具体的混炼过程为：将氯醚橡胶在开炼机中塑炼几分钟，待包辊后加入锂盐共混炼，混炼温度60～80℃，混炼后将锂盐均匀分散至氯醚橡胶中，得到氯醚橡胶-锂盐母胶；在密炼机中加入丁腈橡胶、氯醚橡胶-锂盐母胶，密炼3分钟；将活性剂、补强剂、液体丁腈分三次投入密炼机；每次密炼4-8分钟，最后升温至120～130℃排料，在开炼机上出片停放8-24小时后在开炼机上加入硫化剂、发泡剂，混炼均匀后出片停放4-36小时后可用于硫化；其中各组分按如下重量百分比配置：氯醚橡胶5-40％，丁腈橡胶30-60％，液体丁腈5-15％，活性剂5-10％，补强剂4-10％，锂盐1-5％，硫化剂2-5％，发泡剂5-10％；其中，所述丁腈橡胶为丙烯腈含量为18～41％的橡胶；液体丁腈为丙烯腈含量为18～41％的液体丁腈；所述活性剂为陶瓷材料或者陶瓷材料与氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌中的一种或两种以上的混合物，所述陶瓷材料是导热系数>30W/mK的微粒、纤维、晶须或块片状的形态的陶瓷材料；

步骤2：投入挤出机挤出，放入硫化罐硫化150℃*40分钟得到胶管，然后裁切、套入芯棒中，烘烤100℃*60分钟，研磨至所需尺寸，得到转印辊。

7.根据权利要求6所述的一种高分子发泡半导体材料转印辊的制备方法，其特征在于：还包括步骤3：将步骤2做好的转印辊进行UV处理：即将转印辊经过紫外光灯照射一遍使表面形成固化层。

8.根据权利要求6所述的一种高分子发泡半导体材料转印辊的制备方法，其特征在于：所述锂盐是双三氟甲烷磺酰亚胺锂。

9.根据权利要求6所述的一种高分子发泡半导体材料转印辊的制备方法，其特征在于：所述发泡剂是二苯磺酰肼醚、偶氮二甲酰胺、尿素中的一种或两种以上的混合物。