CN107286666A - 一种低密度导电橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低密度导电橡胶及其制备方法，涉及导电材料领域，该导电橡胶包括以下按重量份计的原料：硅橡胶、氯化丁基橡胶、镀铝玻璃纤维、纳米氧化锌、乙炔炭黑、石蜡油、三氧化二锑、松香、硫化剂、增塑剂、抗氧化剂和消泡剂。其制备方法是将上述原料通过分阶段混炼以及两段硫化处理制得的。本发明的导电橡胶制备简单方便，具有密度低、导电性能优越、抗拉强度高的特性，应用领域广泛，具有广阔的市场前景。

Description

一种低密度导电橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电材料领域，具体涉及一种低密度导电橡胶及其制备方法。
背景技术
导电橡胶通常是指体积电阻在10的9次欧姆厘米以内，由于橡胶是优良的绝缘体，体积电阻大于10的14次左右。导电橡胶分为防静电级别导电橡胶，体积电阻在10的5次至10的9次方之间，甚至更低至一二百欧，再低低于50欧姆厘米的已经是难度非常大。导电炭黑填充的导电橡胶，体积电阻通常可保持在几千欧，由于现有的配方中使用了单一的乙炔炭黑，其抗拉强度只能达到12Mpa，远远不能满足实际的需要。导电橡胶在军事和商业上都有应用，其主要作用是密封和电磁屏蔽。产品可以模压或挤出成形，有片装或其他的冲切形状可供选择，屏蔽性能高达120dB(10GHz)。因此需要发明一种既具有良好的导电性能，又具有较大抗拉强度的低密度橡胶。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种低密度导电橡胶及其制备方法，该种导电橡胶制备简单方便，具有密度低、导电性能优越、抗拉强度高的特性，应用领域广泛，具有广阔的市场前景。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种低密度导电橡胶，包括以下按重量份计的原料：硅橡胶40-60份、氯化丁基橡胶15-25份、镀铝玻璃纤维5-15份、纳米氧化锌5-15份、乙炔炭黑4-8份、石蜡油3-7份、三氧化二锑5-7份、松香4-8份、硫化剂1-5份、增塑剂1-3份、抗氧化剂1-3份和消泡剂1-3份；
所述镀铝玻璃纤维通过以下步骤制得：取玻璃纤维加入到体积浓度为4-8％的氢氧化钠热碱液中浸泡40-50min，碱液温度为60-70℃，浸泡结束取出干燥；再将玻璃纤维加入到体积浓度为2-4％的重铬酸钾和8-12％的盐酸混合液中浸泡30-40min，浸泡结束取出干燥；然后将玻璃纤维加入到体积浓度为3-5％的SnCl2和4-8％的盐酸混合液浸泡30-40min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入活化液中浸泡20-30min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入到铝氨溶液中浸泡4-6h，浸泡结束取出过滤后用蒸馏水洗涤，最后在85-95℃的真空干燥条件下烘干处理15-25min，即得。
进一步地，所述导电橡胶包括以下按重量份计的原料：硅橡胶50份、氯化丁基橡胶20份、镀铝玻璃纤维10份、纳米氧化锌10份、乙炔炭黑6份、石蜡油5份、三氧化二锑6份、松香6份、硫化剂3份、增塑剂2份、抗氧化剂2份和消泡剂2份。
优选地，所述活化液为体积浓度1-3％的硫酸钠溶液或体积浓度1-3％硝酸铅溶液。
优选地，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、1，1-双(叔丁基过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷或双(叔丁基过氧异丙基)苯中的一种。
优选地，所述增塑剂为五氯硬脂酸甲酯或氯甲氧基油酸甲酯。
优选地，所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种。
优选地，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、苯乙醇油酸酯或聚氧丙烯中的一种。
上述的一种低密度导电橡胶的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)先将镀铝玻璃纤维、纳米氧化锌、乙炔炭黑、石蜡油、三氧化二锑、松香加入到硅橡胶和氯化丁基橡胶中混炼操作处理1-2h，薄通6-8次；再将其它剩余原料加入继续混炼操作处理10-20min，薄通4-6次后混炼料下卷下片；
(3)将下片后的橡胶置于硫化机上进行硫化处理，一段硫化在平板硫化机上进行，硫化温度为155～175℃，硫化时间15～25min；二段硫化在电热鼓风干燥箱内进行，硫化温度190-210℃，硫化时间80-100min，最后经脱模即可。
本发明具有如下的有益效果：本发明的导电橡胶通过对生产原料及工艺的改进优化，使得成品导电橡胶同时具有密度低、导电性能优越、抗拉强度高的特性；经权威部门检测，本发明的导电橡胶密度值小于等于1.20g/cm3，相比之前传统的导电橡胶降低了15％-25％；其抗拉强度大于等于21.5MPa，相比之前传统的导电橡胶提高了80％-120％；其体积电阻率在0.04-0.06Ω·cm3之间，相比之前传统的导电橡胶降低了40％-60％；
(1)本发明的导电橡胶制备简单方便，采用氯化丁基橡胶代替一部分的昂贵硅橡胶，降低了生产成本，且氯化丁基橡胶和硅橡胶皆具有良好的导电性、拉伸强度及可塑性；
(2)本发明原料中加入的镀铝玻璃纤维、纳米氧化锌、乙炔炭黑和三氧化二锑作为成品橡胶的导电填料，具有密度小、成本低、强度高、导电性及相容性好的特点，应用于导电橡胶具有积极有利的作用；
(3)本发明的导电橡胶应用领域及场合宽泛，整体性能优良，使用寿命长，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种低密度导电橡胶，称取以下原料：硅橡胶40kg、氯化丁基橡胶15kg、镀铝玻璃纤维5kg、纳米氧化锌5kg、乙炔炭黑4kg、石蜡油3kg、三氧化二锑5kg、松香4kg、硫化剂1kg、增塑剂1kg、抗氧化剂1kg和消泡剂1kg；
上述镀铝玻璃纤维通过以下步骤制得：称取5kg玻璃纤维加入到体积浓度为4％的氢氧化钠热碱液中浸泡40min，碱液温度为60℃，浸泡结束取出干燥；再将玻璃纤维加入到体积浓度为2％的重铬酸钾和8％的盐酸混合液中浸泡30min，浸泡结束取出干燥；然后将玻璃纤维加入到体积浓度为3％的SnCl2和4％的盐酸混合液浸泡30min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入活化液中浸泡20min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入到铝氨溶液中浸泡4h，浸泡结束取出过滤后用蒸馏水洗涤，最后在85℃的真空干燥条件下烘干处理15min，即制得本发明原料所需的镀铝玻璃纤维；
其中，上述的活化液采用体积浓度1-3％的硫酸钠溶液；硫化剂采用过氧化二异丙苯；增塑剂采用五氯硬脂酸甲酯；抗氧化剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；消泡剂采用聚二甲基硅氧烷。
上述的一种低密度导电橡胶的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将镀铝玻璃纤维、纳米氧化锌、乙炔炭黑、石蜡油、三氧化二锑、松香加入到硅橡胶和氯化丁基橡胶中混炼操作处理1h，薄通6次；再将其它剩余原料加入继续混炼操作处理10min，薄通4次后混炼料下卷下片；
(2)之后将下片后的橡胶置于硫化机上进行硫化处理，一段硫化在平板硫化机上进行，硫化温度为155℃，硫化时间15min；二段硫化在电热鼓风干燥箱内进行，硫化温度190℃，硫化时间80min，最后经脱模即制得本发明的低密度导电橡胶。
实施例2
一种低密度导电橡胶，称取以下原料：硅橡胶50kg、氯化丁基橡胶20kg、镀铝玻璃纤维10kg、纳米氧化锌10kg、乙炔炭黑6kg、石蜡油5kg、三氧化二锑6kg、松香6kg、硫化剂3kg、增塑剂2kg、抗氧化剂2kg和消泡剂2kg；
上述镀铝玻璃纤维通过以下步骤制得：称取10kg玻璃纤维加入到体积浓度为6％的氢氧化钠热碱液中浸泡45min，碱液温度为65℃，浸泡结束取出干燥；再将玻璃纤维加入到体积浓度为3％的重铬酸钾和10％的盐酸混合液中浸泡35min，浸泡结束取出干燥；然后将玻璃纤维加入到体积浓度为4％的SnCl2和6％的盐酸混合液浸泡35min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入活化液中浸泡25min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入到铝氨溶液中浸泡5h，浸泡结束取出过滤后用蒸馏水洗涤，最后在90℃的真空干燥条件下烘干处理20min，即制得本发明原料所需的镀铝玻璃纤维；
其中，上述的活化液采用体积浓度1-3％硝酸铅溶液；硫化剂采用1，1-双(叔丁基过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷；增塑剂采用氯甲氧基油酸甲酯；抗氧化剂采用β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯；消泡剂采用苯乙醇油酸酯。
上述的一种低密度导电橡胶的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将镀铝玻璃纤维、纳米氧化锌、乙炔炭黑、石蜡油、三氧化二锑、松香加入到硅橡胶和氯化丁基橡胶中混炼操作处理1.5h，薄通7次；再将其它剩余原料加入继续混炼操作处理15min，薄通5次后混炼料下卷下片；
(2)之后将下片后的橡胶置于硫化机上进行硫化处理，一段硫化在平板硫化机上进行，硫化温度为165℃，硫化时间20min；二段硫化在电热鼓风干燥箱内进行，硫化温度200℃，硫化时间90min，最后经脱模即制得本发明的低密度导电橡胶。
实施例3
一种低密度导电橡胶，称取以下原料：硅橡胶60kg、氯化丁基橡胶25kg、镀铝玻璃纤维15kg、纳米氧化锌15kg、乙炔炭黑8kg、石蜡油7kg、三氧化二锑7kg、松香8kg、硫化剂5kg、增塑剂3kg、抗氧化剂3kg和消泡剂3kg；
上述镀铝玻璃纤维通过以下步骤制得：称取15kg玻璃纤维加入到体积浓度为8％的氢氧化钠热碱液中浸泡50min，碱液温度为70℃，浸泡结束取出干燥；再将玻璃纤维加入到体积浓度为4％的重铬酸钾和12％的盐酸混合液中浸泡40min，浸泡结束取出干燥；然后将玻璃纤维加入到体积浓度为5％的SnCl2和8％的盐酸混合液浸泡40min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入活化液中浸泡30min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入到铝氨溶液中浸泡6h，浸泡结束取出过滤后用蒸馏水洗涤，最后在95℃的真空干燥条件下烘干处理25min，即制得本发明原料所需的镀铝玻璃纤维；
其中，上述的活化液采用体积浓度1-3％的硫酸钠溶液；硫化剂采用双(叔丁基过氧异丙基)苯；增塑剂采用五氯硬脂酸甲酯；抗氧化剂采用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；消泡剂采用聚氧丙烯。
上述的一种低密度导电橡胶的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将镀铝玻璃纤维、纳米氧化锌、乙炔炭黑、石蜡油、三氧化二锑、松香加入到硅橡胶和氯化丁基橡胶中混炼操作处理2h，薄通8次；再将其它剩余原料加入继续混炼操作处理20min，薄通6次后混炼料下卷下片；
(2)之后将下片后的橡胶置于硫化机上进行硫化处理，一段硫化在平板硫化机上进行，硫化温度为175℃，硫化时间25min；二段硫化在电热鼓风干燥箱内进行，硫化温度210℃，硫化时间100min，最后经脱模即制得本发明的低密度导电橡胶。
实施例4
一种低密度导电橡胶，称取以下原料：硅橡胶50kg、氯化丁基橡胶20kg、镀铝玻璃纤维10kg、纳米氧化锌10kg、乙炔炭黑6kg、石蜡油5kg、三氧化二锑6kg、松香6kg、硫化剂3kg、增塑剂2kg、抗氧化剂2kg和消泡剂2kg；
上述镀铝玻璃纤维通过以下步骤制得：称取10kg玻璃纤维加入到体积浓度为4％的氢氧化钠热碱液中浸泡50min，碱液温度为60℃，浸泡结束取出干燥；再将玻璃纤维加入到体积浓度为4％的重铬酸钾和8％的盐酸混合液中浸泡40min，浸泡结束取出干燥；然后将玻璃纤维加入到体积浓度为3％的SnCl2和4％的盐酸混合液浸泡40min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入活化液中浸泡20min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入到铝氨溶液中浸泡6h，浸泡结束取出过滤后用蒸馏水洗涤，最后在85℃的真空干燥条件下烘干处理25min，即制得本发明原料所需的镀铝玻璃纤维；
其中，上述的活化液采用体积浓度1-3％的硫酸钠溶液；硫化剂采用过氧化二异丙苯；增塑剂采用五氯硬脂酸甲酯；抗氧化剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；消泡剂采用聚氧丙烯。
上述的一种低密度导电橡胶的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将镀铝玻璃纤维、纳米氧化锌、乙炔炭黑、石蜡油、三氧化二锑、松香加入到硅橡胶和氯化丁基橡胶中混炼操作处理1h，薄通8次；再将其它剩余原料加入继续混炼操作处理20min，薄通4次后混炼料下卷下片；
(2)之后将下片后的橡胶置于硫化机上进行硫化处理，一段硫化在平板硫化机上进行，硫化温度为155℃，硫化时间25min；二段硫化在电热鼓风干燥箱内进行，硫化温度190℃，硫化时间100min，最后经脱模即制得本发明的低密度导电橡胶。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低密度导电橡胶，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：硅橡胶40-60份、氯化丁基橡胶15-25份、镀铝玻璃纤维5-15份、纳米氧化锌5-15份、乙炔炭黑4-8份、石蜡油3-7份、三氧化二锑5-7份、松香4-8份、硫化剂1-5份、增塑剂1-3份、抗氧化剂1-3份和消泡剂1-3份；
所述镀铝玻璃纤维通过以下步骤制得：取玻璃纤维加入到体积浓度为4-8％的氢氧化钠热碱液中浸泡40-50min，碱液温度为60-70℃，浸泡结束取出干燥；再将玻璃纤维加入到体积浓度为2-4％的重铬酸钾和8-12％的盐酸混合液中浸泡30-40min，浸泡结束取出干燥；然后将玻璃纤维加入到体积浓度为3-5％的SnCl2和4-8％的盐酸混合液浸泡30-40min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入活化液中浸泡20-30min，浸泡结束取出干燥；将玻璃纤维加入到铝氨溶液中浸泡4-6h，浸泡结束取出过滤后用蒸馏水洗涤，最后在85-95℃的真空干燥条件下烘干处理15-25min，即得。
2.根据权利要求1所述的一种低密度导电橡胶，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：硅橡胶50份、氯化丁基橡胶20份、镀铝玻璃纤维10份、纳米氧化锌10份、乙炔炭黑6份、石蜡油5份、三氧化二锑6份、松香6份、硫化剂3份、增塑剂2份、抗氧化剂2份和消泡剂2份。
3.根据权利要求1所述的一种低密度导电橡胶，其特征在于，所述活化液为体积浓度1-3％的硫酸钠溶液或体积浓度1-3％硝酸铅溶液。
4.根据权利要求1所述的一种低密度导电橡胶，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、1，1-双(叔丁基过氧基)-3，3，5-三甲基环己烷或双(叔丁基过氧异丙基)苯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种低密度导电橡胶，其特征在于，所述增塑剂为五氯硬脂酸甲酯或氯甲氧基油酸甲酯。
6.根据权利要求1所述的一种低密度导电橡胶，其特征在于，所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种低密度导电橡胶，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、苯乙醇油酸酯或聚氧丙烯中的一种。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的低密度导电橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)先将镀铝玻璃纤维、纳米氧化锌、乙炔炭黑、石蜡油、三氧化二锑、松香加入到硅橡胶和氯化丁基橡胶中混炼操作处理1-2h，薄通6-8次；再将其它剩余原料加入继续混炼操作处理10-20min，薄通4-6次后混炼料下卷下片；
(3)将下片后的橡胶置于硫化机上进行硫化处理，一段硫化在平板硫化机上进行，硫化温度为155～175℃，硫化时间15～25min；二段硫化在电热鼓风干燥箱内进行，硫化温度190-210℃，硫化时间80-100min，最后经脱模即可。
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