CN106381115A - 一种石墨基环氧树脂导电胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨基环氧树脂导电胶及其制备方法，原料为：环氧树脂、膨胀石墨、不锈钢纤维、镍粉、炭黑、钛酸酯偶联剂、抗氧剂DNP、硬脂酸、氧化锌和三氧化二铝；耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，体积电阻率3‑5×10⁷Ω·cm，断裂伸长率10‑20%；拉伸强度30‑50MPa，热变形温度150‑190℃，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，可重复利用，冲击强度30‑70J/m；弯曲模量1.5‑2.5GPa，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

Description

一种石墨基环氧树脂导电胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种石墨基环氧树脂导电胶及其制备方法。

背景技术

石墨导电胶graphite conductive adhesive用石墨作为导电添加剂而制得的导电胶。石墨粉成本低，相对密度小，分散J隆好，但导电性差。仅用于屏蔽的防静电产品上。

环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。

2010年开始全球范围内环氧树脂各主要应用市场的需求出现恢复性增长，2011-2013年美国和西欧的环氧树脂需求量分别以3.2%和2.8%的速度增长，2014-2018年将继续保持2%-3%的增长，而受益于中国市场的快速发展，全球环氧树脂需求量将以4.5%左右的速度增长。

虽然全球的环氧树脂业已进入成熟期，未来5年全球环氧树脂行业复合增长率在4%-5%左右。但从国内市场看，2002-2013年国内环氧树脂表观消费量年复合增长率在10%以上，远高于全球环氧树脂行业的平均增长率。预计未来国内环氧树脂行业仍能稳定增长，一方面是全球产业转移使得电子、船舶等下游行业都转移到中国生产，拉动了对环氧树脂的需求；另一方面，国内企业生产产品的质量在不断提高，与国外企业相比逐渐具备比较优势。

环氧树脂及环氧树脂胶粘剂本身无毒，但由于在制备过程中添加了溶剂及其它有毒物，因此不少环氧树脂“有毒”，国内环氧树脂业正通过水性改性、避免添加等途径，保持环氧树脂“无毒”本色。环氧树脂一般和添加物同时使用，以获得应用价值。添加物可按不同用途加以选择，常用添加物有以下几类：（1）固化剂；（2）改性剂；（3）填料；（4）稀释剂；（5）其它。 其中固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。由于用途性能要求各不相同，对环氧树脂及固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加物也有不同的要求。

环氧树脂作为防腐蚀材料不但具有密实、抗水、抗渗漏好、强度高等特点，同时具有附着力强、常温操作、施工简便等良好的工艺性，而且价格适中。采用这类材料的防腐蚀工程一般包括：树脂胶料辅衬的玻璃钢整体面层和隔离层，树脂胶泥和砂浆铺砌的块材面层，树脂胶泥勾缝与灌缝的块材面层，树脂稀胶泥或砂浆制作的单一与复合的整体面层及隔离层，树脂玻璃鳞片胶泥面层等等。选用的材料品种不同，防腐蚀工程的最终产品功能以及适用范围将有很大不同。专家介绍说，防腐蚀工程中常用的环氧树脂除单独使用外，还可以和不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂和呋喃树脂等树脂复合使用，形成复合构造以充分发挥各自的长处、降低成本、提高产品质量、方便施工。也可与其他树脂改性形成改性树脂，改性的方法有物理法和化学法。环氧煤焦油属于较为典型的环氧树脂物理改性产物，使其性能介于环氧树脂和煤焦油之间。物理改性树脂中次要树脂一般占总量的30～50%；树脂进行化学改性后其产物的性能已经发生了根本变化，乙烯基酯树脂实质是最典型的环氧化学改性树脂。有时用综合性能较好的2种或两种以上树脂材料，根据各自的特点在工程的不同部位统一部位的不同构造，依次进行施工可以产生单一材料难以达到的显着效果。

导电环氧树脂conr}u}ti}e epoxy resin以环氧树脂为基体材料J导电性填充材料复合而成的导电高分子材料。环氧树脂本身是一种线型聚合物，根据结构和分子量不同。在常温下呈液态或固态，可溶于多种有机溶剂。使用时与固化剂作用发生交联反应，构成交联型热固性塑料，生成跳树脂为机械性能和电气性能良好的聚合材料。环氧树脂的豁结力强，与导电性材料(炭黑或银粉)复合可以构成导电性胶豁剂和导电涂料，在电子丁业中有广泛应用。

发明内容

本发明提供一种电阻率高、拉伸强度高、断裂伸长率高和冲击强度高的石墨基环氧树脂导电胶及其制备方法，解决现有橡胶材料电阻率低和强度低等技术问题。

本发明采用以下技术方案：一种石墨基环氧树脂导电胶，其原料按质量份数配比如下：环氧树脂100份，膨胀石墨10-50份，不锈钢纤维2-8份，镍粉5-25份，炭黑10-30份，钛酸酯偶联剂为5-15份，抗氧剂DNP0.3-0.7份，硬脂酸2-6份，氧化锌5-15份，三氧化二铝1-10份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述石墨基环氧树脂导电胶的原料按质量份数配比如下：环氧树脂100份，膨胀石墨10份，不锈钢纤维2份，镍粉5份，炭黑10份，钛酸酯偶联剂为5份，抗氧剂DNP0.3份，硬脂酸2份，氧化锌5份，三氧化二铝1份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述石墨基环氧树脂导电胶的原料按质量份数配比如下：环氧树脂100份，膨胀石墨50份，不锈钢纤维8份，镍粉25份，炭黑30份，钛酸酯偶联剂为15份，抗氧剂DNP0.7份，硬脂酸6份，氧化锌15份，三氧化二铝10份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述石墨基环氧树脂导电胶的原料按质量份数配比如下：环氧树脂100份，膨胀石墨30份，不锈钢纤维5份，镍粉15份，炭黑20份，钛酸酯偶联剂为10份，抗氧剂DNP0.5份，硬脂酸4份，氧化锌10份，三氧化二铝5份。

一种制备所述的石墨基环氧树脂导电胶的方法，步骤为：

第一步：按照质量份数配比称取环氧树脂、膨胀石墨、不锈钢纤维、镍粉、炭黑、钛酸酯偶联剂、抗氧剂DNP、硬脂酸、氧化锌和三氧化二铝；

第二步：将环氧树脂投入高速混合机中，升温至100-110℃，加入剩余原料，升温至120-140℃，混合速度900-1000r/min，混合10-20min；

第三步：混合后的原料升温至200-220℃，搅拌速度90-100r/min，冷却至室温后放入研磨机中研磨即可。

有益效果

本发明所述一种石墨基环氧树脂导电胶及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，体积电阻率3-5×10⁷Ω·cm，断裂伸长率10-20%；2、拉伸强度30-50MPa，热变形温度150-190℃，耐磨性高、耐热和弹性优良；3、原料资源丰富，可重复利用，冲击强度30-70J/m；4、弯曲模量1.5-2.5GPa，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

以下结合实例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。

实施例1：

第一步：按照质量份数配比称取环氧树脂100份，膨胀石墨10份，不锈钢纤维2份，镍粉5份，炭黑10份，钛酸酯偶联剂为5份，抗氧剂DNP0.3份，硬脂酸2份，氧化锌5份，三氧化二铝1份。

第二步：将环氧树脂投入高速混合机中，升温至100℃，加入剩余原料，升温至120℃，混合速度900r/min，混合10min。

第三步：混合后的原料升温至200℃，搅拌速度90r/min，冷却至室温后放入研磨机中研磨即可。

耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，体积电阻率3×10⁷Ω·cm，断裂伸长率10%；拉伸强度30MPa，热变形温度150℃，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，可重复利用，冲击强度30J/m；弯曲模量1.5GPa，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

实施例2：

第一步：按照质量份数配比称取环氧树脂100份，膨胀石墨50份，不锈钢纤维8份，镍粉25份，炭黑30份，钛酸酯偶联剂为15份，抗氧剂DNP0.7份，硬脂酸6份，氧化锌15份，三氧化二铝10份。

第二步：将环氧树脂投入高速混合机中，升温至110℃，加入剩余原料，升温至140℃，混合速度1000r/min，混合20min。

第三步：混合后的原料升温至220℃，搅拌速度100r/min，冷却至室温后放入研磨机中研磨即可。

耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，体积电阻率4×10⁷Ω·cm，断裂伸长率15%；拉伸强度40MPa，热变形温度170℃，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，可重复利用，冲击强度50J/m；弯曲模量2GPa，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

实施例3：

第一步：按照质量份数配比称取环氧树脂100份，膨胀石墨30份，不锈钢纤维5份，镍粉15份，炭黑20份，钛酸酯偶联剂为10份，抗氧剂DNP0.5份，硬脂酸4份，氧化锌10份，三氧化二铝5份。

第二步：将环氧树脂投入高速混合机中，升温至105℃，加入剩余原料，升温至130℃，混合速度950r/min，混合15min。

第三步：混合后的原料升温至210℃，搅拌速度95r/min，冷却至室温后放入研磨机中研磨即可。

耐油性能好、耐高温、耐腐蚀，成本低，体积电阻率5×10⁷Ω·cm，断裂伸长率20%；拉伸强度50MPa，热变形温度190℃，耐磨性高、耐热和弹性优良；原料资源丰富，可重复利用，冲击强度70J/m；弯曲模量2.5GPa，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

Claims (5)

1.一种石墨基环氧树脂导电胶，其特征在于，所述石墨基环氧树脂导电胶的原料按质量份数配比如下：环氧树脂100份，膨胀石墨10-50份，不锈钢纤维2-8份，镍粉5-25份，炭黑10-30份，钛酸酯偶联剂为5-15份，抗氧剂DNP0.3-0.7份，硬脂酸2-6份，氧化锌5-15份，三氧化二铝1-10份。

2.根据权利要求1所述的一种石墨基环氧树脂导电胶，其特征在于，所述石墨基环氧树脂导电胶的原料按质量份数配比如下：环氧树脂100份，膨胀石墨10份，不锈钢纤维2份，镍粉5份，炭黑10份，钛酸酯偶联剂为5份，抗氧剂DNP0.3份，硬脂酸2份，氧化锌5份，三氧化二铝1份。

3.根据权利要求1所述的一种石墨基环氧树脂导电胶，其特征在于，所述石墨基环氧树脂导电胶的原料按质量份数配比如下：环氧树脂100份，膨胀石墨50份，不锈钢纤维8份，镍粉25份，炭黑30份，钛酸酯偶联剂为15份，抗氧剂DNP0.7份，硬脂酸6份，氧化锌15份，三氧化二铝10份。

4.根据权利要求1所述的一种石墨基环氧树脂导电胶，其特征在于，所述石墨基环氧树脂导电胶的原料按质量份数配比如下：环氧树脂100份，膨胀石墨30份，不锈钢纤维5份，镍粉15份，炭黑20份，钛酸酯偶联剂为10份，抗氧剂DNP0.5份，硬脂酸4份，氧化锌10份，三氧化二铝5份。

5.一种制备权利要求1所述的石墨基环氧树脂导电胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按照质量份数配比称取环氧树脂、膨胀石墨、不锈钢纤维、镍粉、炭黑、钛酸酯偶联剂、抗氧剂DNP、硬脂酸、氧化锌和三氧化二铝；

第二步：将环氧树脂投入高速混合机中，升温至100-110℃，加入剩余原料，升温至120-140℃，混合速度900-1000r/min，混合10-20min；

第三步：混合后的原料升温至200-220℃，搅拌速度90-100r/min，冷却至室温后放入研磨机中研磨即可。