CN106916451A - 一种导电橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电橡胶组合物，包括如下质量份数的各组分：硅橡胶50份～100份，氟橡胶20份～80份，导电填料100份～400份，硫化剂0.5份～4份，硅烷偶联剂3份～15份。其中硅橡胶为甲基硅橡胶、乙烯基硅橡胶和苯基硅橡胶中的一种或多种，导电填料为石墨、银粉、银包铝等复合材料中的一种或多种。对硅橡胶和氟橡胶进行低温塑炼；将经过塑炼的硅橡胶、氟橡胶以及导电橡胶组合物中的其他组分混合，对所得混合物进行混炼，制得导电橡胶组合物。氟橡胶的特点是耐油耐溶剂性能优，硅橡胶的特点是耐高低温，因此共混后制得的导电橡胶组合物可同时具有二者优良的性能。本发明还公开了一种导电橡胶组合物的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及导电橡胶技术领域，尤其涉及一种导电橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
导电橡胶是以橡胶为基胶，填充混合导电填料和交联剂等配炼硫化而成，具有良好的导电性和填充性能，在电子、电信、电力、军工、航空、航天和舰船等领域中广泛应用，多用于机箱、机柜、方舱等电子和微波波导系统等密封和电磁屏蔽场合。现有的导电橡胶多以硅橡胶为基体。与一般导电橡胶相比，导电硅橡胶的具有体积电阻率小、硬度低、耐高低温(-70至200℃)、耐老化、加工制造工艺性能好的优点，特别适合于制造导电性能好、形状复杂和结构细小的导电橡胶制品。但是，某些应用领域对导电橡胶有耐油和耐溶剂的性能要求，而现有的导电硅橡胶其耐油耐溶剂性能较差，无法满足这类使用要求。氟橡胶是一类新型特种橡胶，由于其综合性能优异，尤其具有良好的有耐油、耐高温、耐溶剂、耐强酸、耐强氧化剂和阻燃等优良特性，所以在国防军工、航空航天、电子通信、车辆船舶和石油化工等领域获得了广泛应用。
而氟硅橡胶是一类新型特种橡胶，综合了氟橡胶和硅橡胶的多种优点。氟硅橡胶主链由硅和氧原子组成，与硅相连的侧基为甲基、乙烯基和三氟丙基。由于其分子主链或侧链的碳原子上含有氟原子，在具有硅橡胶优良特性的基础上还具有了良好的有耐油耐溶剂性，所以在国防军工、航空航天、电子通信、车辆船舶和石油化工等领域获得了广泛应用。现有技术利用氟硅橡胶的这种特性，采用氟硅橡胶作导电橡胶的基胶，使得导电橡胶满足了耐油耐溶剂的性能要求。但是，氟硅橡胶相对于氟橡胶或硅橡胶，其合成难度要大一些，因而成本较高，限制了其在导电橡胶中的应用。
有鉴于此，亟待针对现有技术进行优化设计，获得成本较低的兼具耐油耐溶剂性能和硅橡胶优点的导电橡胶。
发明内容
本发明提供了一种导电橡胶组合物，能够以低成本实现硅橡胶优点和氟橡胶耐油耐溶剂性能的组合。
本发明提供了一种导电橡胶组合物，包括如下质量份数的各组分：
硅橡胶50份～100份，氟橡胶20份～80份，导电填料100份～400份，硫化剂0.5份～4份，硅烷偶联剂3份～15份。
优选的，包括如下质量份数的各组分：
硅橡胶60份～80份，氟橡胶20份～60份，导电填料100份～300份，硫化剂0.5份～2份，硅烷偶联剂3份～10份。
优选的，所述硅橡胶为甲基硅橡胶、乙烯基硅橡胶和苯基硅橡胶中的一种或多种。
优选的，所述氟橡胶为聚烯烃类氟橡胶、亚硝基类氟橡胶、四丙氟橡胶、偏氟醚橡胶和全氟醚橡胶的一种或多种。
优选的，所述导电填料为石墨、银粉、银包铝、银包铜、银包镍、银包玻璃微球、镍包碳和镍包铝中的一种或多种。
优选的，所述硫化剂为过氧化物硫化剂。
一种导电橡胶组合物制备方法，对上述技术方案中任意一项所述导电橡胶组合物的组分，按如下工艺步骤进行加工处理：
第一步，分别对所述硅橡胶和所述氟橡胶进行低温塑炼；
第二步，将经过塑炼的所述硅橡胶、所述氟橡胶以及所述导电橡胶组合物中的其他组分混合，对所得混合物进行至少一次混炼；
第三步，将经过混炼后的混合物停放处理；
第四步，对上述混合物进行二段硫化处理。
优选的，所述第三步中，所述停放处理时长为12h～24h。
优选的，所述第四步中，所述二段硫化处理：第一段硫化温度为110℃～180℃，硫化时间为2min～30min；第二段硫化温度为150℃～210℃，硫化时间为0h～12h。
优选的，所述第二步中，所述混炼的次数为三次。
由上述方案可知，本发明提供的导电橡胶组合物，将硅橡胶、氟橡胶、导电填料、硫化剂和硅烷偶联剂等组分以合理的配比和工艺进行加工，最终 获得兼具硅橡胶和氟橡胶优良特性的导电橡胶组合物。由本发明技术方案制得的样品，具有硅橡胶体积电阻率小、硬度低、耐高低温、耐老化、加工制造工艺性能好和氟橡胶耐油耐溶剂性能的特点。对由本发明技术方案制得的样品按耐油性能测试标准ASTM D471测试后，其体积变化率仅有1.2％，而经相同测试的传统硅橡胶体积变化率为25％，氟硅橡胶的体积变化率为3％，说明由本发明技术方案制得的样品耐油耐溶剂性能显著提升。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
按质量份数称取如下的各物料：
甲基硅橡胶50份，
聚烯烃氟橡胶20份，
石墨、银粉和银包铝共100份，
过氧化物硫化剂0.5份，
硅烷偶联剂3份。
将以上物料按如下工艺进行加工处理：
S1、用开炼机分别对上述的甲基硅橡胶和聚烯烃氟橡胶进行塑炼；
S2、将上述物料加入混炼机中进行混炼，其中甲基硅橡胶逐渐加入聚烯烃氟橡胶中，过氧化物硫化剂最后加入，共对所得混合物进行4次混炼；
S3、将经过混炼后的混合物停放处理，时长12h；
S4、对上述混合物进行二段硫化处理。第一段硫化温度为150℃，硫化时间为15min；第二段硫化温度为180℃，硫化时间为0h。
S5、从硫化后制得的样品中取样进行性能测试，测试结果见表1。
实施例二
按质量份数称取如下的各物料：
甲基硅橡胶50份，
聚烯烃氟橡胶80份，
银包玻璃微球200份，
过氧化物硫化剂1.5份，
硅烷偶联剂6份。
将以上物料按如下工艺进行加工处理：
S1、用开炼机分别对上述的甲基硅橡胶和聚烯烃氟橡胶进行塑炼；
S2、将上述物料加入混炼机中进行混炼，其中甲基硅橡胶逐渐加入聚烯烃氟橡胶中，过氧化物硫化剂最后加入，共对所得混合物进行3次混炼；
S3、将经过混炼后的混合物停放处理，时长12h；
S4、对上述混合物进行二段硫化处理。第一段硫化温度为150℃，硫化时间为15min；第二段硫化温度为180℃，硫化时间为6h。
S5、从硫化后制得的样品中取样进行性能测试，测试结果见表1。
实施例三
按质量份数称取如下的各物料：
乙烯基硅橡胶100份，
亚硝基氟橡胶30份，
石墨、镍包碳和镍包铝共300份，
过氧化物硫化剂2.5份，
硅烷偶联剂10份。
将以上物料按如下工艺进行加工处理：
S1、用开炼机分别对上述的乙烯基硅橡胶和亚硝基氟橡胶进行塑炼；
S2、将上述物料加入混炼机中进行混炼，其中乙烯基硅橡胶逐渐加入亚硝基氟橡胶中，过氧化物硫化剂最后加入，共对所得混合物进行4次混炼；
S3、将经过混炼后的混合物停放处理，时长16h；
S4、对上述混合物进行二段硫化处理。第一段硫化温度为110℃，硫化时间为2min；第二段硫化温度为150℃，硫化时间为6h。
S5、从硫化后制得的样品中取样进行性能测试，测试结果见表1。
实施例四
按质量份数称取如下的各物料：
苯基硅橡胶70份，
四丙氟橡胶40份，
石墨、银包铜和银包镍共100份，
过氧化物硫化剂4份，
硅烷偶联剂15份。
将以上物料按如下工艺进行加工处理：
S1、用开炼机分别对上述的苯基硅橡胶和四丙氟橡胶进行塑炼；
S2、将上述物料加入混炼机中进行混炼，其中苯基硅橡胶逐渐加入四丙氟橡胶中，过氧化物硫化剂最后加入，共对所得混合物进行3次混炼；
S3、将经过混炼后的混合物停放处理，时长20h；
S4、对上述混合物进行二段硫化处理。第一段硫化温度为180℃，硫化时间为30min；第二段硫化温度为210℃，硫化时间为12h。
S5、从硫化后制得的样品中取样进行性能测试，测试结果见表1。
实施例五
按质量份数称取如下的各物料：
乙烯基硅橡胶80份，
全氟醚氟橡胶40份，
石墨、银粉和银包铝共250份，
过氧化物硫化剂2份，
硅烷偶联剂10份。
将以上物料按如下工艺进行加工处理：
S1、用开炼机分别对上述的乙烯基硅橡胶和全氟醚氟橡胶进行塑炼；
S2、将上述物料加入混炼机中进行混炼，其中乙烯基硅橡胶逐渐加入全氟醚氟橡胶中，过氧化物硫化剂最后加入，共对所得混合物进行4次混炼；
S3、将经过混炼后的混合物停放处理，时长24h；
S4、对上述混合物进行二段硫化处理。第一段硫化温度为150℃，硫化时间为15min；第二段硫化温度为180℃，硫化时间为12h。
S5、从硫化后制得的样品中取样进行性能测试，测试结果见表1。
为了更清楚说明本发明的有益效果，以下给出两个对比例，对普通硅橡胶和以中国专利CN201310191229.3所提供的技术方案制得的样品进行性能测试，测试结果记载于表1中。
其中，
对比例一的技术方案为，将实施例一中的氟橡胶替换为等质量份数的甲基硅橡胶，最后获得不含氟元素的导电硅橡胶。
对比例二为，按照CN201310191229.3所提供的基本技术方案，获得的以氟硅橡胶为基胶的导电橡胶。
表1
上述测试的标准依据：
耐油性能测试标准为ASTM D471。
耐高温测试标准为GB/T3512-2001。
耐低温测试标准为GB/T1682-94。
经上述对比可知，由本发明技术方案所制得的样本，其耐高低温和耐油性能均较优良，其中耐油性较传统的导电硅橡胶有显著提高，技术效果明显。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种导电橡胶组合物，其特征在于，包括如下质量份数的各组分：
硅橡胶50份～100份，氟橡胶20份～80份，导电填料100份～400份，硫化剂0.5份～4份，硅烷偶联剂3份～15份。
2.根据权利要求1所述的导电橡胶组合物，其特征在于，包括如下质量份数的各组分：
硅橡胶60份～80份，氟橡胶20份～60份，导电填料100份～300份，硫化剂0.5份～2份，硅烷偶联剂3份～10份。
3.根据权利要求1所述的导电橡胶组合物，其特征在于，所述硅橡胶为甲基硅橡胶、乙烯基硅橡胶和苯基硅橡胶中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的导电橡胶组合物，其特征在于，所述氟橡胶为聚烯烃类氟橡胶、亚硝基类氟橡胶、四丙氟橡胶、偏氟醚橡胶和全氟醚橡胶的一种或多种。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的导电橡胶组合物，其特征在于，所述导电填料为石墨、银粉、银包铝、银包铜、银包镍、银包玻璃微球、镍包碳和镍包铝中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的导电橡胶组合物，其特征在于，所述硫化剂为过氧化物硫化剂。
7.一种导电橡胶组合物制备方法，其特征在于，对权利要求1-6中任意一项所述导电橡胶组合物的组分，按如下工艺步骤进行加工处理：
第一步，分别对所述硅橡胶和所述氟橡胶进行低温塑炼；
第二步，将经过塑炼的所述硅橡胶、所述氟橡胶以及所述导电橡胶组合物中的其他组分混合，对所得混合物进行至少一次混炼；
第三步，将经过混炼后的混合物停放处理；
第四步，对上述混合物进行二段硫化处理。
8.根据权利要求7所述的一种导电橡胶组合物制备方法，其特征在于，所述第三步中，所述停放处理时长为12h～24h。
9.根据权利要求7所述的一种导电橡胶组合物制备方法，其特征在于，所述第四步中，所述二段硫化处理：第一段硫化温度为110℃～180℃，硫化时间为2min～30min；第二段硫化温度为150℃～210℃，硫化时间为0h～12h。
10.根据权利要求7所述的一种导电橡胶组合物制备方法，其特征在于，所述第二步中，所述混炼的次数为三次。
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