CN106589953A - 低填充量高导电液体硅橡胶组合物 - Google Patents

低填充量高导电液体硅橡胶组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及橡胶技术领域。低填充量高导电液体硅橡胶组合物，包含A组分与B组分；A组分和B组分中均包含有如下质量份的成分：液体硅橡胶20份～150份，增强颗粒0份～20份，硅油0份～20份，大粒径球型导电粉体100份～500份，小粒径球型导电粉体10份～100，非球型导电粉体0～100份；大粒径球型粉体粒径为50～150μm，小粒径球型粉体粒径为10μm～60μm；A组分还包含有催化剂0.01份～5份；B组分还包含有交联剂0.1份～5份。本发明通过采用不同粒径导电粉体复合体系，可以实现理想的粉体堆积效果，实现更好的导电性，增加导电通路，提高导电性能，实现低填充量下获得高导电性的液体硅橡胶。

Description

低填充量高导电液体硅橡胶组合物
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及导电橡胶。
背景技术
近年来，随着电子技术尤其是微电子技术的高速发展，各种无线通信系统和高频电子器件数量的激增，导致了电磁波干扰这一新的环境污染。为解决电磁波干扰问题，主要采取电磁屏蔽措施，其具体措施是在电子装置的机箱或外壳连接处的缝隙填充导电材料，使箱壳接缝处导电连续，产生电磁屏蔽作用。常用的导电材料为冲切成形、模压成形或挤出成形的导电橡胶，经加工成设计的形状和尺寸后，通过在设备上开槽安装、粘结或螺栓定位，直接作为导电弹性体衬垫，实现导电连通和电磁屏蔽。
但是，随着电子设备小型化和高集成化的发展，传统工艺如冲切成形、模压成形或挤出成形的导电橡胶，在生产和装配应用中都会受到限制，无法满足在体积微小、结构复杂屏蔽壳体中的使用要求，在这种情况下，液体硅橡胶组合物应运而生。液体硅橡胶组合物除了具有传统导电橡胶的屏蔽效能外，还具有流动性和触变性，能够很容易填充细小的接缝，所以很适宜在微型或者高集成化的电子设备中应用。
一般地，液体硅橡胶组合物的导电性与其中的导电粉体填充量成正比。但是，导电填料粉体填充量超过一定限度会影响液体硅橡胶的触变性和粘度，不利于其在小尺寸和特殊位置要求等工况中的应用；同时，大量填充导电填料粉体还会增加生产成本。
因此，在尽量减小导电粉体填充量的前提下获得高导电性的导电液体硅橡胶组合物是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供低填充量高导电液体硅橡胶组合物，以解决上述至少一个技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，包含A组分与B组分；
所述A组分和B组分中均包含有如下质量份的成分：
液体硅橡胶20份～150份，增强颗粒0份～20份，硅油0份～20份，导电份体110份～700份，其中，导电粉体包括大粒径球型导电粉体100份～500份，小粒径球型导电粉体10份～100，非球型导电粉体0～100份；
所述大粒径球型粉体粒径为50～150μm，所述小粒径球型粉体粒径为10μm～60μm；
所述A组分还包含有催化剂0.01份～5份；
所述B组分还包含有交联剂0.1份～5份。
本发明通过采用不同粒径、不同形状的导电粉体复合体系，大小粒径的导电粉体搭配，可以实现理想的粉体堆积效果，实现更好的导电性，增加导电通路，提高导电性能，实现低填充量下获得高导电性的液体硅橡胶。
A组分与B组分的质量比为1：1。
所述液体硅橡胶为乙烯基封端聚二甲基硅氧烷。该种液体硅橡胶具有优良的热性能、电性能、对元器件产生极低的应力。
优选的，所述乙烯基封端聚二甲基硅氧烷为一种或者至少两种不同粘度的混合物，所述乙烯基封端聚二甲基硅氧烷粘度为1Pa·s～100Pa·s。
所述硅油为甲基硅油、羟基硅油、乙烯基硅油、甲基苯基硅油中的至少一种线型聚硅氧烷。
所述交联剂为线性含氢硅油，所述线性含氢硅油的活泼氢摩尔百分比为0.1％～1.5％。
所述催化剂为铂-乙烯基硅氧烷配合物、醇改性氯铂酸催化剂、铂-炔烃基配合物中的至少一种。
所述增强颗粒为白炭黑、碳酸钙、硅微粉，硅藻土，钛白粉中的至少一种。白炭黑耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。碳酸钙使橡胶色泽光艳、伸长率大、拉伸强度高、耐磨性能良好。用于生产微孔橡胶时，可使其发泡均匀。硅微粉显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。硅藻土内设有微孔结构，易于液态物料渗入，提高导电性能。
所述白炭黑包括气相白炭黑和沉淀法白炭黑中的至少一种。
所述碳酸钙包括轻质碳酸钙、活性碳酸钙和重质碳酸钙中的至少一种。
所述导电粉体为金粉、银粉、铂粉、铝粉、铜粉、镍粉、石墨粉、镀银的铝粉、镀银的铜粉、镀银的镍粉、镀银的玻璃粉、镀银的镍粉、镀镍的铝粉、镀镍的石墨粉中的至少一种。
所述非球型导电粉体为纤维状导电粉体、片状导电粉体、块状、不规则形状中的至少一种非球型导电粉体。
所述纤维状导电粉体的直径为5μm～20μm、长度为100μm～200μm。
所述片状导电粉体的平均粒径为10μm～80μm。
所述块状导电粉体的平均粒径为20μm～150μm。
所述不规则形状导电粉的平均粒径为10μm～150μm。
所述导电粉体为复合材料导电粉体。
作为一种优选方案，100Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷20份，铂-乙烯基硅氧烷配合物0.2份，羟基硅油25份，粒径为60μm球型镀银的玻璃粉120份，粒径5μm球型镀银的玻璃粉10份，直径5μm，长度120μm纤维状镀银的玻璃粉5份。
B组份：100Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷20份，含氢量0.5％含氢硅油1.1份，，羟基硅油25份，粒径为60μm球型镀银的玻璃粉120份，粒径5μm球型镀银的玻璃粉10份，直径5μm，长度120μm纤维状镀银的玻璃粉5份。
采用行星搅拌机按照混炼并得到A组分和B组分液体硅橡胶组合物。
经实验，上述配比导电率为0.0042Ω.cm。
作为另一种优选方案，A组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷50份，醇改性氯铂酸催化剂2份，气相白炭黑10份，乙烯基硅油8份，粒径120μm球型镀银的铝粉100份，粒径25μm球型镀银的铝粉15份，直径80μm片状镀镍的石墨粉20份，直径30μm块状镀银的铝粉6份。
B组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷50份，含氢量0.5％含氢硅油4份，气相白炭黑10份，乙烯基硅油8份，粒径120μm球型镀银的铝粉100份，粒径25μm球型镀银的铝粉15份，直径80μm片状镀镍的石墨粉20份，直径30μm块状镀银的铝粉6份。
采用行星搅拌机混炼并得到A组分和B组分液体硅橡胶组合物。
经实验，上述配比导电率为0.0035Ω.cm。
作为另一种优选方案，A组份：40Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷100份，铂-炔烃基配合物铂金催化剂0.5份，气相白炭黑5份，轻质碳酸钙3份，二甲基硅油5份，粒径84μm球型铜银导电粉体100份，粒径20μm球型铜银导电粉体20份，直径30μm块状铜银导电粉体3份。
B组份：40Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷100份，含氢量0.7％含氢硅油2份，气相白炭黑5份，轻质碳酸钙3份，二甲基硅油5份，粒径84μm球型铜银导电粉体100份，粒径20μm球型铜银导电粉体20份，直径30μm块状铜银导电粉体3份。采用行星搅拌机混炼并得到A组分和B组分液体硅橡胶组合物。
经实验，上述配比导电率为0.002Ω.cm。
作为另一种优选方案，A组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷150份，铂金催化剂2份，活性碳酸钙10份，乙烯基硅油10份，甲基甲苯硅油5份，粒径100μm球型铝银导电粉体130份，粒径35μm球型玻银导电粉体28份。
B组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷150份，含氢量0.5％含氢硅油5份，活性碳酸钙10份，乙烯基硅油10份，甲基甲苯硅油5份，粒径100μm球型铝银导电粉体130份，粒径35μm球型玻银导电粉体28份。采用行星搅拌机混炼并得到A组分和B组分液体硅橡胶组合物。
经实验，上述配比导电率为0.00322Ω.cm。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
低填充量高导电液体硅橡胶组合物，包含A组分与B组分；A组分和B组分中均包含有如下质量份的成分：液体硅橡胶20份～150份，增强颗粒0份～20份，硅油0份～20份，导电份体110份～700份，其中，导电粉体包括大粒径球型导电粉体100份～500份，小粒径球型导电粉体10份～100，非球型导电粉体0～100份；大粒径球型粉体粒径为50～150μm，小粒径球型粉体粒径为10μm～60μm；A组分还包含有催化剂0.01份～5份；B组分还包含有交联剂0.1份～5份。本发明通过采用不同粒径、不同形状的导电粉体复合体系，大小粒径的导电粉体搭配，可以实现理想的粉体堆积效果，实现更好的导电性，增加导电通路，提高导电性能，实现低填充量下获得高导电性的液体硅橡胶。
A组分与B组分的质量比为1：1。
液体硅橡胶为乙烯基封端聚二甲基硅氧烷。该种液体硅橡胶具有优良的热性能、电性能、对元器件产生极低的应力。
优选的，乙烯基封端聚二甲基硅氧烷为一种或者至少两种不同粘度的混合物，乙烯基封端聚二甲基硅氧烷粘度为1Pa·s～100Pa·s。
硅油为甲基硅油、羟基硅油、乙烯基硅油、甲基苯基硅油中的至少一种线型聚硅氧烷。
交联剂为线性含氢硅油，线性含氢硅油的活泼氢摩尔百分比为0.1％～1.5％。
催化剂为铂-乙烯基硅氧烷配合物、醇改性氯铂酸催化剂、铂-炔烃基配合物中的至少一种。
增强颗粒为白炭黑、碳酸钙、硅微粉，硅藻土，钛白粉中的至少一种。白炭黑耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。碳酸钙使橡胶色泽光艳、伸长率大、拉伸强度高、耐磨性能良好。用于生产微孔橡胶时，可使其发泡均匀。硅微粉显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。硅藻土内设有微孔结构，易于液态物料渗入，提高导电性能。
白炭黑包括气相白炭黑和沉淀法白炭黑中的至少一种。
碳酸钙包括轻质碳酸钙、活性碳酸钙和重质碳酸钙中的至少一种。
导电粉体为金粉、银粉、铂粉、铝粉、铜粉、镍粉、石墨粉、镀银的铝粉、镀银的铜粉、镀银的镍粉、镀银的玻璃粉、镀银的镍粉、镀镍的铝粉、镀镍的石墨粉中的至少一种。
非球型导电粉体为纤维状导电粉体、片状导电粉体、块状、不规则形状中的至少一种非球型导电粉体。
纤维状导电粉体的直径为5μm～20μm、长度为100μm～200μm。片状导电粉体的平均粒径为10μm～80μm。块状导电粉体的平均粒径为20μm～150μm。不规则形状导电粉的平均粒径为10μm～150μm。导电粉体为复合材料导电粉体。
实施例一，100Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷20份，铂-乙烯基硅氧烷配合物0.2份，羟基硅油25份，粒径为60μm球型镀银的玻璃粉120份，粒径5μm球型镀银的玻璃粉10份，直径5μm，长度120μm纤维状镀银的玻璃粉5份。B组份：100Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷20份，含氢量0.5％含氢硅油1.1份，，羟基硅油25份，粒径为60μm球型镀银的玻璃粉120份，粒径5μm球型镀银的玻璃粉10份，直径5μm，长度120μm纤维状镀银的玻璃粉5份。采用行星搅拌机按照混炼并得到A组分和B组分液体硅橡胶组合物。
实施例二，A组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷50份，醇改性氯铂酸催化剂2份，气相白炭黑10份，乙烯基硅油8份，粒径120μm球型镀银的铝粉100份，粒径25μm球型镀银的铝粉15份，直径80μm片状镀镍的石墨粉20份，直径30μm块状镀银的铝粉6份。B组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷50份，含氢量0.5％含氢硅油4份，气相白炭黑10份，乙烯基硅油8份，粒径120μm球型镀银的铝粉100份，粒径25μm球型镀银的铝粉15份，直径80μm片状镀镍的石墨粉20份，直径30μm块状镀银的铝粉6份。
采用行星搅拌机混炼并得到A组分和B组分液体硅橡胶组合物。
实施例三，A组份：40Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷100份，铂-炔烃基配合物铂金催化剂0.5份，气相白炭黑5份，轻质碳酸钙3份，二甲基硅油5份，粒径84μm球型铜银导电粉体100份，粒径20μm球型铜银导电粉体20份，直径30μm块状铜银导电粉体3份。B组份：40Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷100份，含氢量0.7％含氢硅油2份，气相白炭黑5份，轻质碳酸钙3份，二甲基硅油5份，粒径84μm球型铜银导电粉体100份，粒径20μm球型铜银导电粉体20份，直径30μm块状铜银导电粉体3份。采用行星搅拌机混炼并得到A组分和B组分液体硅橡胶组合物。
实施例四，A组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷150份，铂金催化剂2份，活性碳酸钙10份，乙烯基硅油10份，甲基甲苯硅油5份，粒径100μm球型铝银导电粉体130份，粒径35μm球型玻银导电粉体28份。B组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷150份，含氢量0.5％含氢硅油5份，活性碳酸钙10份，乙烯基硅油10份，甲基甲苯硅油5份，粒径100μm球型铝银导电粉体130份，粒径35μm球型玻银导电粉体28份。采用行星搅拌机混炼并得到A组分和B组分液体硅橡胶组合物。
而本发明采用的四个实施例相较传统的配比，导电粉体的总质量份数降低的同时，导电性能更优异。
实施例一：导电粉体的总质量份数为260份，导电率为0.0042Ω.cm。
实施例二：导电粉体的总质量份数为282份，导电率为0.0035Ω.cm。
实施例三：导电粉体的总质量份数为246份，导电率为0.002Ω.cm。
实施例四：导电粉体的总质量份数为316份，导电率为0.0042Ω.cm。
体积电阻率的测试标准为：MIL-DTL-83528C，测试设备为：直流电阻测试仪(CHT3540-3)。
本发明所提供技术方案制得的导电液体硅橡胶，能够以较小的导电粉体填充量获得高导电性的导电液体硅橡胶。
混合物是由A组分与B组分分别经行星搅拌机进行搅拌混合获得，行星搅拌机包括用于放置物料的腔体，腔体上设有一用于安装超声波发生装置的第一凹槽，超声波发生装置固定在第一凹槽内，超声波发生装置的发出超声波的方向朝向腔体内。经实验证明，装设有超声波发生装置，物料的溶解度大大的提高了，搅拌的更均匀，且采用超声波发生装置获得的混合物的导电率高于不采用超声波发生装置获得的混合物。腔体上设有一用于安装声音传感器的第二凹槽，声音传感器固定在第二凹槽内，声音传感器的感应面的前方设有一网状过滤体。声音传感器连接一控制电路板，控制电路板内设有一计时电路，控制电路板还控制连接用于驱动行星搅拌机进行搅拌的电机。通过声音传感器判断获得腔体内的颗粒大小，进而获知搅拌的效果，控制电机是否工作，当声音传感器获得腔体内的颗粒大小处于适宜大小下，停止搅拌。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，包含A组分与B组分；
所述A组分和B组分中均包含有如下质量份的成分：
液体硅橡胶20份～150份，增强颗粒0份～20份，硅油0份～20份，导电份体110份～700份，其中，导电粉体包括大粒径球型导电粉体100份～500份，小粒径球型导电粉体10份～100，非球型导电粉体0～100份；
所述大粒径球型粉体粒径为50～150μm，所述小粒径球型粉体粒径为10μm～60μm；
所述A组分还包含有催化剂0.01份～5份；
所述B组分还包含有交联剂0.1份～5份。
2.根据权利要求1所述的低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，所述乙烯基封端聚二甲基硅氧烷为一种或者至少两种不同粘度的混合物，所述乙烯基封端聚二甲基硅氧烷粘度为1Pa·s～100Pa·s。
3.根据权利要求2所述的低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，所述硅油为甲基硅油、羟基硅油、乙烯基硅油、甲基苯基硅油中的至少一种线型聚硅氧烷。
4.根据权利要求3所述的低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，所述交联剂为线性含氢硅油，所述线性含氢硅油的活泼氢摩尔百分比为0.1％～1.5％。
5.根据权利要求1所述的低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，增强颗粒为白炭黑、碳酸钙、硅微粉，硅藻土，钛白粉中的至少一种；
所述白炭黑包括气相白炭黑和沉淀法白炭黑中的至少一种；
所述碳酸钙包括轻质碳酸钙、活性碳酸钙和重质碳酸钙中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，所述导电粉体为金粉、银粉、铂粉、铝粉、铜粉、镍粉、石墨粉、镀银的铝粉、镀银的铜粉、镀银的镍粉、镀银的玻璃粉、镀银的镍粉、镀镍的铝粉、镀镍的石墨粉中的至少一种；
所述非球型导电粉体为纤维状导电粉体、片状导电粉体、块状、不规则形状中的至少一种非球型导电粉体；
所述纤维状导电粉体的直径为5μm～20μm、长度为100μm～200μm；
所述片状导电粉体的平均粒径为10μm～80μm；
所述块状导电粉体的平均粒径为20μm～150μm；
所述不规则形状导电粉的平均粒径为10μm～150μm。
7.根据权利要求1所述的低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，100Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷20份，铂-乙烯基硅氧烷配合物0.2份，羟基硅油25份，粒径为60μm球型镀银的玻璃粉120份，粒径5μm球型镀银的玻璃粉10份，直径5μm，长度120μm纤维状镀银的玻璃粉5份。
B组份：100Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷20份，含氢量0.5％含氢硅油1.1份，，羟基硅油25份，粒径为60μm球型镀银的玻璃粉120份，粒径5μm球型镀银的玻璃粉10份，直径5μm，长度120μm纤维状镀银的玻璃粉5份。
8.根据权利要求1所述的低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，A组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷50份，醇改性氯铂酸催化剂2份，气相白炭黑10份，乙烯基硅油8份，粒径120μm球型镀银的铝粉100份，粒径25μm球型镀银的铝粉15份，直径80μm片状镀镍的石墨粉20份，直径30μm块状镀银的铝粉6份。
B组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷50份，含氢量0.5％含氢硅油4份，气相白炭黑10份，乙烯基硅油8份，粒径120μm球型镀银的铝粉100份，粒径25μm球型镀银的铝粉15份，直径80μm片状镀镍的石墨粉20份，直径30μm块状镀银的铝粉6份。
9.根据权利要求1所述的低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，A组份：40Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷100份，铂-炔烃基配合物铂金催化剂0.5份，气相白炭黑5份，轻质碳酸钙3份，二甲基硅油5份，粒径84μm球型铜银导电粉体100份，粒径20μm球型铜银导电粉体20份，直径30μm块状铜银导电粉体3份。
B组份：40Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷100份，含氢量0.7％含氢硅油2份，气相白炭黑5份，轻质碳酸钙3份，二甲基硅油5份，粒径84μm球型铜银导电粉体100份，粒径20μm球型铜银导电粉体20份，直径30μm块状铜银导电粉体3份。
10.根据权利要求1所述的低填充量高导电液体硅橡胶组合物，其特征在于，A组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷150份，铂金催化剂2份，活性碳酸钙10份，乙烯基硅油10份，甲基甲苯硅油5份，粒径100μm球型铝银导电粉体130份，粒径35μm球型玻银导电粉体28份。
B组份：20Pa.s乙烯基封端聚二甲基硅氧烷150份，含氢量0.5％含氢硅油5份，活性碳酸钙10份，乙烯基硅油10份，甲基甲苯硅油5份，粒径100μm球型铝银导电粉体130份，粒径35μm球型玻银导电粉体28份。
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