CN109385094A - 一种硅橡胶导电母料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种硅橡胶导电母料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅橡胶导电母料，所述导电母料的原料组成包括：甲基硅油100质量份，单壁碳纳米管10‑20质量份，偶联剂2‑8质量份；羟基硅油5‑20质量份。本发明通过羟基硅油降低单壁碳纳米管表面的极性克服碳纳米管不容易分散的技术问题，改善其在硅橡胶种的分散效果及再团聚风险；本发明提供的导电母料应用到硅橡胶混炼胶中具有不掉色、添加量少，导电性能高，导电性能稳定，机械性能高成本低等优点。本发明还提供一种硅橡胶导电母料的制备方法和应用。

Description

一种硅橡胶导电母料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于硅橡胶技术领域，具体是涉及一种硅橡胶导电母料及其应用。
背景技术
硅橡胶具有耐高低温、耐紫外、耐辐照、耐候、电绝缘、憎水、难燃、高透气性、生理惰性等，在航天、航空、电子电气、轻工、机械、建筑、化工、医疗卫生、日用品等方面得到广泛的应用，并成为国民经济中重要而必不可少的新型高分子材料。传统的导电硅橡胶一般采用金属粉或石墨作为导电材料改善硅橡胶的导电性能。用金属粉末做的导电硅橡胶在使用过程中金属粉末易氧化而降低导电性能，且制作成的硅橡胶机械性能差，比重高，成本高，导电性能不理想；用石墨做成导电硅橡胶则容易掉色，导电性能不理想，机械性能差等劣势。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种硅橡胶导电母料及其制备方法和应用应用，解决现有技术中导电硅橡胶容易掉色，导电填料添加量多、导电硅橡胶机械性能差，导电性能不好的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种硅橡胶导电母料，所述导电母料的原料组成包括：甲基硅油100质量份，单壁碳纳米管10-20质量份，偶联剂2-8质量份；羟基硅油5-20质量份。
本发明中，所述甲基硅油的粘度为50-1000cps；
进一步地，所述单壁碳纳米管的比表面积为500-600m2/g；
进一步地，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；
进一步地，所述羟基硅油羟基含量4%-10%。
一种制备上述硅橡胶导电母料的方法，包括以下步骤：
（1）按质量比例将100质量份甲基硅油，与10-20质量份单壁碳纳米管、2-8质量份偶联剂、5-20质量份羟基硅油称量待用；
（2）将羟基硅油放入搅拌设备中开启设备60转/分钟以下速度搅拌，匀速缓慢加入单碳纳米管，搅拌3-5分钟后，再加入偶联剂，甲基硅油低速搅拌8-10分钟即得到导电母料。
本发明还提供上述硅橡胶导电母料在制备硅橡胶混炼胶中的应用。
进一步地，所述硅橡胶导电母料应用时，每100质量份硅橡胶混炼胶加入0.5-20质量份导电母料。
优选地，每100质量份硅橡胶混炼胶加入0.5-3质量份导电母料。
进一步优选地，每100质量份硅橡胶混炼胶加入10-20质量份导电母料。
本发明采用单壁碳纳米管作为硅橡胶混炼胶中导电材料，具有不掉色、添加量少，导电性能高，导电性能稳定，机械性能高成本低等优点。本发明采用单壁碳纳米管作为主要导电材料，通过羟基硅油降低单壁碳纳米管表面的极性克服碳纳米管不容易分散的技术问题，改善其在硅橡胶种的分散效果及再团聚风险；本发明的制备方法解决分散过程中机械力对碳纳米管的损伤和破坏的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式及实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
一种硅橡胶导电母料，所述导电母料的原料组成包括：甲基硅油100质量份，单壁碳纳米管10-20质量份，偶联剂2-8质量份；羟基硅油5-20质量份。
本发明中，所述甲基硅油的粘度为50-1000cps；进一步地，所述单壁碳纳米管的比表面积为500-600m2/g；进一步地，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；进一步地，所述羟基硅油羟基含量4%-10%。
制备导电母料时按质量比例将100质量份甲基硅油，与10-20质量份单壁碳纳米管、2-8质量份偶联剂、5-20质量份羟基硅油称量配好待用，先将羟基硅油放入搅拌设备中开启设备低速运转，再将碳纳米管匀速缓慢加入搅拌3-5分钟，转速不宜高于60转/分钟防止高速旋转将碳纳米管结构破坏，再加入偶联剂，甲基硅油低速搅拌8-10分钟即可。
本发明上述配置方法一方面应用低分子链段的羟基硅油有效的处理纳米管表面的羟基，以降低碳纳米管自身的团聚现象。另一方面由于羟基硅油中含有乙烯基基团，应用到硅橡胶混炼胶中以后，电母料中的乙烯基与硅橡胶混炼胶中的乙烯基基团反应，能够有效防止羟基硅油迁移后再次造成碳纳米管团聚的技术问题。
将加好硫化剂硅橡胶按100质量份加入0.5-20质量份本发明的导电母料进行高温硫化成型，即可制得导电硅橡胶制品或者抗静电的硅橡胶制品。
所述高温硫化成型分两段进行，一段硫化温度165℃-180℃，硫化时间5min-10min；二段硫化温度185℃-210℃，硫化时间2h-6h。
下面通过具体的实施例及相应的检测数据表达本发明的有益效果。
实施例1
称量甲基硅油100质量份，单壁碳纳米管10质量份，偶联剂2质量份；羟基硅油JS-209v5质量份。先将羟基硅油放入搅拌设备中开启设备低速运转，再将单碳纳米管匀速缓慢加入，转速低于60转/分钟，防止高速旋转将碳纳米管结构破坏，再加入偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷，甲基硅油低速搅拌10分钟即得导电母料。
将上述导电母料按100质量份加0.5份导电母料的比例加入到硬度为50邵A的硅橡胶混炼胶中，加入硫化剂经开炼机混合后，经高温硫化成型制得含有单碳纳米管导电材料的硅胶制品检测试片，进行表面电阻测试。
实施例2
称量甲基硅油100质量份，单壁碳纳米管15质量份，偶联剂4质量份；羟基硅油JS-209v10质量份。先将羟基硅油放入搅拌设备中开启设备低速运转，再将单碳纳米管匀速缓慢加入，转速低于60转/分钟，防止高速旋转将碳纳米管结构破坏，再加入偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷，甲基硅油低速搅拌8分钟即得导电母料。
将上述导电母料按100质量份加3份导电母料的比例加入到硬度为50邵A的硅橡胶混炼胶中，加入硫化剂经开炼机混合后，经高温硫化成型制得含有单碳纳米管导电材料的硅胶制品检测试片，进行表面电阻测试及相关物理性能测试。
实施例3
称量甲基硅油100质量份，单壁碳纳米管20质量份，偶联剂6质量份；羟基硅油JS-209v15质量份。先将羟基硅油放入搅拌设备中开启设备低速运转，再将单碳纳米管匀速缓慢加入，转速低于60转/分钟，防止高速旋转将碳纳米管结构破坏，再加入偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷，甲基硅油低速搅拌10分钟即得导电母料。
将上述导电母料按100质量份加10份导电母料的比例加入到硬度为50邵A的硅橡胶混炼胶中，加入硫化剂经开炼机混合后，经高温硫化成型制得含有单碳纳米管导电材料的硅胶制品检测试片，进行表面电阻测试及相关物理性能测试。
实施例4
称量甲基硅油100质量份，单壁碳纳米管20质量份，偶联剂8质量份；羟基硅油JS-209v20质量份。先将羟基硅油放入搅拌设备中开启设备低速运转，再将单碳纳米管匀速缓慢加入，转速低于60转/分钟，防止高速旋转将碳纳米管结构破坏，再加入偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷，甲基硅油低速搅拌10分钟即得导电母料。
将上述导电母料按100质量份加20份导电母料的比例加入到硬度为50邵A的硅橡胶混炼胶中，加入硫化剂经开炼机混合后，经高温硫化成型制得含有单碳纳米管导电材料的硅胶制品检测试片，进行表面电阻测试及相关物理性能测试，检测数据汇总如下表
表1各实施例检测数据汇总表
由上表可以看出，应用本发明的导电母料以较低含量加入到硅橡胶混炼胶中就具有较好的导电效果，添加量0.5-3质量份，即可制得表面电阻为10的6次方至10的11次方的抗静电硅橡胶；可以理解的，本发明的导电母料添加量逐渐增高，硅橡胶的导电性能也会随之提高，添加量为10-20质量份时，硅橡胶混炼胶的表面电阻已经低于100，具备优异的导电性能。
上述实施例的检测数据可以看出，本发明提供的导电母料加入到硅橡胶混炼胶中，硅橡胶的物理性能影响很小，尤其是硬度的变化很小，避免了现有技术中加入炭黑，金属粉等导电材料导致硬度变化很大的技术问题。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种硅橡胶导电母料，其特征在于：所述导电母料的原料组成包括：甲基硅油100质量份，单壁碳纳米管10-20质量份，偶联剂2-8质量份；羟基硅油5-20质量份。
2.根据权利要求1所述的一种硅橡胶导电母料，其特征在于：所述甲基硅油的粘度为50-1000cps。
3.根据权利要求1所述的一种硅橡胶导电母料，其特征在于：所述单壁碳纳米管的比表面积为500-600m2/g。
4.根据权利要求1所述的一种硅橡胶导电母料，其特征在于：所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的一种硅橡胶导电母料，其特征在于：所述羟基硅油羟基含量4%-10%。
6.一种制备权利要求1至5任意一项所述硅橡胶导电母料的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）按质量比例将100质量份甲基硅油、10-20质量份单壁碳纳米管、2-8质量份偶联剂、5-20质量份羟基硅油称量待用；
（2）将羟基硅油放入搅拌设备中，开启设备60转/分钟以下速度搅拌，匀速缓慢加入单碳纳米管，搅拌3-5分钟后，再加入偶联剂，甲基硅油低速搅拌8-10分钟即得到导电母料。
7.权利要求1至5任意一项所述硅橡胶导电母料在制备硅橡胶混炼胶中的应用。
8.如权利要求7所述硅橡胶导电母料在制备硅橡胶混炼胶中的应用，其特征在于：每100质量份硅橡胶混炼胶加入0.5-20质量份导电母料。
9.如权利要求7所述硅橡胶导电母料在制备硅橡胶混炼胶中的应用，其特征在于：每100质量份硅橡胶混炼胶加入0.5-3质量份导电母料。
10.如权利要求7所述硅橡胶导电母料在制备硅橡胶混炼胶中的应用，其特征在于：每100质量份硅橡胶混炼胶加入10-20质量份导电母料。
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