CN105670267A - 一种导电型复合氟醚橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种导电型复合氟醚橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导电型复合氟醚橡胶，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶、丁腈胶、金刚素、钽粉、硫酸镍、纳米氯化锌、硬脂酸钙、导电填料、氯化钛、甲基三丙酮肟基硅烷、2-巯基苯并噻唑、防老剂MB、复合促进剂。本发明还公开了所述导电型复合氟醚橡胶的制备方法。本发明制备的复合氟醚橡胶的体积电阻率为5.42-6.82Ω?cm，拉伸强度为13.4~17.9MPa，撕裂强度为32.4~39.2？KN/m，导电性和机械性能良好，其次，本发明的制备方法简便，适合工业化生产，因此本发明的复合氟醚橡胶作为一种新型的导电橡胶材料具有良好的市场前景。

Description

一种导电型复合氟醚橡胶及其制备方法
技术领域
本发明属于导电材料领域，具体涉及一种导电型复合氟醚橡胶及其制备方法。
背景技术
橡胶材料是国民经济和科技领域中不可替代、不可缺少的关键材料之一，其广泛应用于各种领域。随着科技技术和化学工业的不断进步发展，对橡胶材料的性能提出了各种要求。
橡胶本身是一种良好的电绝缘体。为了使橡胶材料在电子设备领域中更好的应用，往往会在橡胶材料中添加一些填充材料，赋予橡胶材料新的性能，如导电性、磁屏蔽性以及抗静电性。虽然现有技术的导电橡胶材料种类较多，但是制备的大多橡胶材料不具备高温阻燃性能，很容易造成破坏；其次，橡胶材料中添加的金属陶瓷填充材料后密度增大，会影响后续使用。
在众多合成橡胶中，氟醚橡胶的综合性能最佳，耐高温、耐油、良好的机械性能，广泛应用于石油化工、汽车等领域。然而，现今关于导电型的氟醚橡胶的研究较少。因此，研制出一种导电型氟醚橡胶具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决现有技术问题的至少一种，提供一种导电型复合氟醚橡胶及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种导电型复合氟醚橡胶，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶52-68份、丁腈胶34-50份、金刚素6-15份、钽粉4-11份、硫酸镍3-14份、纳米氯化锌4-12份、硬脂酸钙2-11份、导电填料5-16份、氯化钛2-10份、甲基三丙酮肟基硅烷1-6份、2-巯基苯并噻唑7-24份、防老剂MB0.5-4份、复合促进剂1-6份；
所述导电填料为铝掺杂的氧化锌、石墨烯粉、纳米碳管粉、导电炭黑和纳米银粉中的三种或多种；
所述复合促进剂包括重量份比为0.3:1:0.5的促进剂TMTD、促进剂DM和促进剂TT的复配。
优选的，所述导电填料为铝掺杂的氧化锌、石墨烯粉、导电炭黑和纳米银粉的混合物，且四者的重量份比为2:1:1.4:0.2。
优选的，一种导电型复合氟醚橡胶，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶55-62份、丁腈胶36-47份、金刚素8-13份、钽粉5-9份、硫酸镍7-11份、纳米氯化锌6-11份、硬脂酸钙4-8份、导电填料7-13份、氯化钛4-9份、甲基三丙酮肟基硅烷2-5份、2-巯基苯并噻唑8-19份、防老剂MB0.9-3份、复合促进剂2-5份。
一种上述导电型复合氟醚橡胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）按照配方重量称重，然后将氟醚橡胶、丁腈胶、金刚素、钽粉、硫酸镍、纳米氯化锌、硬脂酸钙、导电填料、氯化钛、甲基三丙酮肟基硅烷、防老剂MB加入密炼机中，在50-90℃温度下混炼20-50min，静置4-12小时，得到混炼胶料I；
（2）将上述混炼胶料I加入至开练机中，再加入2-巯基苯并噻唑和复合促进剂，开炼5-15min后成型，静置12-24小时，得到成型胶料II；
（3）将成型胶料II放入模具中，置于平板硫化机上中进行二次硫化，再自然冷却至室温，脱模后即得到导电型复合氟醚橡胶。
上述所述步骤（1）中密炼机中在在73℃温度下混炼36min，静置7小时。
上述所述步骤（2）中开练6min后成型，静置20小时。
上述所述步骤（3）中二次硫化的条件为：先在160-180℃下进行第一次硫化，其硫化时间为50-160min；再在185-230℃下进行第二次硫化，其硫化时间为30-100min。
上述所述步骤（3）中二次硫化的条件为：先在174℃下进行第一次硫化，其硫化时间为65min；再在225℃下进行第二次硫化，其硫化时间为45min。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明制备的复合氟醚橡胶的体积电阻率为5.42-6.82Ω·cm，拉伸强度为13.4~17.9MPa，撕裂强度为32.4~39.2KN/m，导电性和机械性能良好，其次，本发明的制备方法简便，适合工业化生产，因此本发明的复合氟醚橡胶作为一种新型的导电橡胶材料具有良好的市场前景。
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描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种导电型复合氟醚橡胶，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶52份、丁腈胶34份、金刚素6份、钽粉4份、硫酸镍3份、纳米氯化锌4份、硬脂酸钙2份、导电填料5份、氯化钛2份、甲基三丙酮肟基硅烷1份、2-巯基苯并噻唑7份、防老剂MB0.5份、复合促进剂1份；
所述导电填料为铝掺杂的氧化锌、石墨烯粉、纳米碳管粉的混合物，且三者的重量份比为1:1:1；
所述复合促进剂包括重量份比为0.3:1:0.5的促进剂TMTD、促进剂DM和促进剂TT的复配。
上述导电型复合氟醚橡胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）按照配方重量称重，然后将氟醚橡胶、丁腈胶、金刚素、钽粉、硫酸镍、纳米氯化锌、硬脂酸钙、导电填料、氯化钛、甲基三丙酮肟基硅烷、防老剂MB加入密炼机中，在50℃温度下混炼20min，静置4小时，得到混炼胶料I；
（2）将上述混炼胶料I加入至开练机中，再加入2-巯基苯并噻唑和复合促进剂，开炼5-min后成型，静置12小时，得到成型胶料II；
（3）将成型胶料II放入模具中，置于平板硫化机上中进行二次硫化，即先在160℃下进行第一次硫化，其硫化时间为50min；再在185℃下进行第二次硫化，其硫化时间为30min；再自然冷却至室温，脱模后即得到导电型复合氟醚橡胶。
实施例2
一种导电型复合氟醚橡胶，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶68份、丁腈胶50份、金刚素15份、钽粉11份、硫酸镍14份、纳米氯化锌12份、硬脂酸钙11份、导电填料16份、氯化钛10份、甲基三丙酮肟基硅烷6份、2-巯基苯并噻唑24份、防老剂MB4份、复合促进剂6份；
所述导电填料为石墨烯粉、纳米碳管粉、导电炭黑的混合物且三者的重量份比为1:2:1；
所述复合促进剂包括重量份比为0.3:1:0.5的促进剂TMTD、促进剂DM和促进剂TT的复配。
上述导电型复合氟醚橡胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）按照配方重量称重，然后将氟醚橡胶、丁腈胶、金刚素、钽粉、硫酸镍、纳米氯化锌、硬脂酸钙、导电填料、氯化钛、甲基三丙酮肟基硅烷、防老剂MB加入密炼机中，在90℃温度下混炼50min，静置12小时，得到混炼胶料I；
（2）将上述混炼胶料I加入至开练机中，再加入2-巯基苯并噻唑和复合促进剂，开炼15min后成型，静置24小时，得到成型胶料II；
（3）将成型胶料II放入模具中，置于平板硫化机上中进行二次硫化，即先在180℃下进行第一次硫化，其硫化时间为160min；再在230℃下进行第二次硫化，其硫化时间为100min；再自然冷却至室温，脱模后即得到导电型复合氟醚橡胶。
实施例3
一种导电型复合氟醚橡胶，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶60份、丁腈胶42份、金刚素10份、钽粉7份、硫酸镍8份、纳米氯化锌8份、硬脂酸钙6份、导电填料10份、氯化钛6份、甲基三丙酮肟基硅烷3.5份、2-巯基苯并噻唑11份、防老剂MB2.2份、复合促进剂3.5份；
所述导电填料为纳米碳管粉、导电炭黑和纳米银粉的混合物，且三者的重量比为3:2:0.4；
所述复合促进剂包括重量份比为0.3:1:0.5的促进剂TMTD、促进剂DM和促进剂TT的复配。
上述导电型复合氟醚橡胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）按照配方重量称重，然后将氟醚橡胶、丁腈胶、金刚素、钽粉、硫酸镍、纳米氯化锌、硬脂酸钙、导电填料、氯化钛、甲基三丙酮肟基硅烷、防老剂MB加入密炼机中，在70℃温度下混炼35min，静置8小时，得到混炼胶料I；
（2）将上述混炼胶料I加入至开练机中，再加入2-巯基苯并噻唑和复合促进剂，开炼10min后成型，静置18小时，得到成型胶料II；
（3）将成型胶料II放入模具中，置于平板硫化机上中进行二次硫化，即先在170℃下进行第一次硫化，其硫化时间为105min；再在207℃下进行第二次硫化，其硫化时间为65min；再自然冷却至室温，脱模后即得到导电型复合氟醚橡胶。
实施例4
一种导电型复合氟醚橡胶，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶55份、丁腈胶36份、金刚素8份、钽粉5份、硫酸镍7份、纳米氯化锌6份、硬脂酸钙4份、导电填料7份、氯化钛4份、甲基三丙酮肟基硅烷2份、2-巯基苯并噻唑8份、防老剂MB0.9份、复合促进剂2份；
所述导电填料为铝掺杂的氧化锌、石墨烯粉、导电炭黑和纳米银粉的混合物，且四者的重量份比为2:1:1.4:0.2；
所述复合促进剂包括重量份比为0.3:1:0.5的促进剂TMTD、促进剂DM和促进剂TT的复配。
上述导电型复合氟醚橡胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）按照配方重量称重，然后将氟醚橡胶、丁腈胶、金刚素、钽粉、硫酸镍、纳米氯化锌、硬脂酸钙、导电填料、氯化钛、甲基三丙酮肟基硅烷、防老剂MB加入密炼机中，在73℃温度下混炼36min，静置7小时，得到混炼胶料I；
（2）将上述混炼胶料I加入至开练机中，再加入2-巯基苯并噻唑和复合促进剂，开炼6min后成型，静置20小时，得到成型胶料II；
（3）将成型胶料II放入模具中，置于平板硫化机上中进行二次硫化，即先在174℃下进行第一次硫化，其硫化时间为65min；再在225℃下进行第二次硫化，其硫化时间为45min；再自然冷却至室温，脱模后即得到导电型复合氟醚橡胶。
实施例5
一种导电型复合氟醚橡胶，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶62份、丁腈胶47份、金刚素13份、钽粉9份、硫酸镍11份、纳米氯化锌11份、硬脂酸钙8份、导电填料13份、氯化钛9份、甲基三丙酮肟基硅烷5份、2-巯基苯并噻唑19份、防老剂MB3份、复合促进剂5份；
所述导电填料为铝掺杂的氧化锌、石墨烯粉、纳米碳管粉、导电炭黑和纳米银粉的混合物，且各自的重量份比为3:2:1:0.8:2:0.1；
所述复合促进剂包括重量份比为0.3:1:0.5的促进剂TMTD、促进剂DM和促进剂TT的复配。
上述导电型复合氟醚橡胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）按照配方重量称重，然后将氟醚橡胶、丁腈胶、金刚素、钽粉、硫酸镍、纳米氯化锌、硬脂酸钙、导电填料、氯化钛、甲基三丙酮肟基硅烷、防老剂MB加入密炼机中，在80℃温度下混炼36min，静置14小时，得到混炼胶料I；
（2）将上述混炼胶料I加入至开练机中，再加入2-巯基苯并噻唑和复合促进剂，开炼10min后成型，静置15小时，得到成型胶料II；
（3）将成型胶料II放入模具中，置于平板硫化机上中进行二次硫化，即先在177℃下进行第一次硫化，其硫化时间为100min；再在225℃下进行第二次硫化，其硫化时间为60min；再自然冷却至室温，脱模后即得到导电型复合氟醚橡胶。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于：不含金刚素、钽粉和纳米氯化锌。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于：不含硫酸镍和氯化钛，且导电填料仅由等重量份的导电炭黑代替。
性能测试
对上述实施例和对比例所制备的复合氟醚橡胶进行各项性能测试，具体测试结果见下表所示：
由上表可知，实施例1至5的复合氟醚橡胶的体积电阻率为5.42-6.82Ω·cm，拉伸强度为13.4~17.9MPa，撕裂强度为32.4~39.2KN/m，导电性和机械性能好，可作为一种新型的导电橡胶材料，市场前景良好。
通过实施例1和对比例比较可知，金刚素、钽粉和纳米氯化锌、硫酸镍和氯化钛以及本发明中的导电填料对复合氟醚橡胶的导电性和力学性能均有一定影响。

Claims (8)

1.一种导电型复合氟醚橡胶，其特征在于，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶52-68份、丁腈胶34-50份、金刚素6-15份、钽粉4-11份、硫酸镍3-14份、纳米氯化锌4-12份、硬脂酸钙2-11份、导电填料5-16份、氯化钛2-10份、甲基三丙酮肟基硅烷1-6份、2-巯基苯并噻唑7-24份、防老剂MB0.5-4份、复合促进剂1-6份；
所述导电填料为铝掺杂的氧化锌、石墨烯粉、纳米碳管粉、导电炭黑和纳米银粉中的三种或多种；
所述复合促进剂包括重量份比为0.3:1:0.5的促进剂TMTD、促进剂DM和促进剂TT的复配。
2.根据权利要求1所述的导电型复合氟醚橡胶，其特征在于，所述导电填料为铝掺杂的氧化锌、石墨烯粉、导电炭黑和纳米银粉的混合物，且四者的重量份比为2:1:1.4:0.2。
3.根据权利要求1或2所述的导电型复合氟醚橡胶，其特征在于，由如下重量份数的组分制备而成：氟醚橡胶55-62份、丁腈胶36-47份、金刚素8-13份、钽粉5-9份、硫酸镍7-11份、纳米氯化锌6-11份、硬脂酸钙4-8份、导电填料7-13份、氯化钛4-9份、甲基三丙酮肟基硅烷2-5份、2-巯基苯并噻唑8-19份、防老剂MB0.9-3份、复合促进剂2-5份。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的导电型复合氟醚橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）按照配方重量称重，然后将氟醚橡胶、丁腈胶、金刚素、钽粉、硫酸镍、纳米氯化锌、硬脂酸钙、导电填料、氯化钛、甲基三丙酮肟基硅烷、防老剂MB加入密炼机中，在50-90℃温度下混炼20-50min，静置4-12小时，得到混炼胶料I；
（2）将上述混炼胶料I加入至开练机中，再加入2-巯基苯并噻唑和复合促进剂，开炼5-15min后成型，静置12-24小时，得到成型胶料II；
（3）将成型胶料II放入模具中，置于平板硫化机上中进行二次硫化，再自然冷却至室温，脱模后即得到导电型复合氟醚橡胶。
5.根据权利要求4所述的导电型复合氟醚橡胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中密炼机中在在73℃温度下混炼36min，静置7小时。
6.根据权利要求4所述的导电型复合氟醚橡胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中开练6min后成型，静置20小时。
7.根据权利要求4所述的导电型复合氟醚橡胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中二次硫化的条件为：先在160-180℃下进行第一次硫化，其硫化时间为50-160min；再在185-230℃下进行第二次硫化，其硫化时间为30-100min。
8.根据权利要求4所述的导电型复合氟醚橡胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中二次硫化的条件为：先在174℃下进行第一次硫化，其硫化时间为65min；再在225℃下进行第二次硫化，其硫化时间为45min。
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