CN110418821A - 聚硅氧烷复合材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚硅氧烷复合材料，其具有固化的含有液体聚硅氧烷和碳纳米管的导电橡胶组合物，其中所述液体聚硅氧烷的初始粘度与所述聚硅氧烷复合材料的体积电阻满足特定关系，并且当通过该关系式提供所述聚硅氧烷复合材料时，体积电阻值的再现性优异。满足该关系式而制造的聚硅氧烷复合材料的特征在于所述复合材料中的电阻偏差小并且其外观性能优异。

Description

聚硅氧烷复合材料及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年12月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0167917号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种聚硅氧烷复合材料及其制造方法，其中确定了液体聚硅氧烷(liquid silicone)的初始粘度与聚硅氧烷复合材料的体积电阻之间的关系。
背景技术
在电子照相装置的部件(例如复印机、打印机、普通纸传真机、充电辊、显影辊、相变辊和固定辊)中，以聚硅氧烷复合材料的形式包含导电硅橡胶组合物作为用于各种应用的成型制品，所述导电硅橡胶组合物包含含有导电填料(如炭黑、金属粉末、导电金属氧化物等)的可固化液体聚硅氧烷。
已知为电阻的体积电阻或比电阻ρ被定义为1m3材料的相对表面之间的电阻，并且体积电阻在上述所有应用中都在预定范围内再现并获得具有永久体积电阻值的成型制品非常重要。然而，当体积电阻值相对较大时，例如，在106Ωcm至1012Ωcm的范围内，难以再现并形成具有任意选择的体积电阻值的产品。另外，取决于办公自动化设备及其部件的形状，办公自动化设备部件所需的体积电阻范围变化很大。因此，需要一种能够调节固化为成型制品的聚硅氧烷复合材料的体积电阻的简单方法。
此外，含有炭黑的导电橡胶组合物在固化过程中可能受损，或者导致固化产品在长期储存后硬度降低的问题。这些问题是由炭黑的某些性质引起的，例如吸附性能以及表面活性基团和杂质的同时存在。例如，在液体硅橡胶组合物中，铂(Pt)基催化剂可能由于炭黑的吸附性质而失活和/或其催化活性可能受到炭黑杂质抑制。另外，液体硅橡胶组合物中用于添加剂固化体系的添加交联剂，通常是具有与硅键合的氢的有机聚硅氧烷，会由于表面活性基团和/或炭黑杂质的作用而逐渐分解。
因此，需要一种方法，其能够容易地调节和预测聚硅氧烷复合材料的体积电阻，并且还解决添加诸如炭黑的填料的问题。
发明内容
技术问题
本发明的一个方面提供一种制造聚硅氧烷复合材料的方法，在该方法中，聚硅氧烷复合材料的体积电阻可通过液体聚硅氧烷的初始粘度来预测，或在该方法中确定液体聚硅氧烷的初始粘度与聚硅氧烷复合材料的体积电阻之间的关系，以确定满足聚硅氧烷复合材料的目标体积电阻所需的液体聚硅氧烷的初始粘度，以及提供一种聚硅氧烷复合材料，其中当满足所述关系时，复合材料的电阻偏差小，且复合材料的外观性能改善。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供一种聚硅氧烷复合材料，其为固化的包含液体聚硅氧烷和碳纳米管的导电橡胶组合物，其特征在于，液体聚硅氧烷的初始粘度和聚硅氧烷复合材料的体积电阻具有由以下方程式1表示的关系：
[方程式1]
在方程式1中，x为在10s-1的剪切速率下测量的液体聚硅氧烷的初始粘度(cP)，y为在90V的电压下，在4-探针上测量的聚硅氧烷复合材料的体积电阻率(Ωcm)，A为-9,999,980，B为45,000，C为18至22的实数，D为0.001至0.0018的实数，E为9,999,985。
根据本发明的另一方面，提供一种制造聚硅氧烷复合材料的方法，该方法包括根据以下方程式1确定液体聚硅氧烷的初始粘度和聚硅氧烷复合材料的目标体积电阻；以及在具有确定的初始粘度的液体聚硅氧烷中混合碳纳米管并固化。
有益效果
根据本发明的聚硅氧烷复合材料的制造方法的优点在于，确定了液体聚硅氧烷的初始粘度与聚硅氧烷复合材料的体积电阻之间的关系，使得仅通过液体聚硅氧烷的初始粘度就能够预测待制造的聚硅氧烷复合材料的体积电阻，从而大大降低生产过程中的缺陷率，并且优点还在于，可以在没有反复试验的情况下生产所需水平的聚硅氧烷复合材料。另外，满足上述关系的聚硅氧烷复合材料可具有的优点是复合材料的电阻偏差小，以及复合材料的外观性能得到改善。
具体实施方式
在下文中，将更详细地描述本发明以便于理解本发明。
应当理解，在本发明的说明书和权利要求中使用的词语或术语不应被解释为限于具有在常用词典中定义的含义。将进一步理解的是，基于发明人可以适当地定义词语或术语的含义以便更好地解释本发明的原则，这些词语或术语应被解释为具有与它们在相关领域背景和本发明的技术构思中的含义一致的含义。
根据本发明的一个方面，提供了一种聚硅氧烷复合材料，其具有固化的包含液体聚硅氧烷和碳纳米管的导电橡胶组合物，其中液体聚硅氧烷的初始粘度和聚硅氧烷复合材料的体积电阻具有由以下方程式1表示的关系。
[方程式1]
在方程式1中，x为在10s-1的剪切速率下测量的液体聚硅氧烷的初始粘度(cP)，y为在90V的电压下，在4-探针上测量的聚硅氧烷复合材料的体积电阻率(Ωcm)，A为-9,999,980，B为45,000，C为18至22的实数，D为0.001至0.0018的实数，E为9,999,985。
聚硅氧烷复合材料可以是导电橡胶组合物固化的状态，并且所述导电橡胶组合物可以指碳纳米管分散在液体聚硅氧烷中的组合物。
根据本发明的一个实施方式，液体聚硅氧烷是热固性树脂的一个实例，并且可以用树脂如液体EPDM、氨基甲酸酯或改性硅树脂代替。然而，当使用液体聚硅氧烷时，可以改善阻燃性、耐热性和耐候性。
液体聚硅氧烷可以分为如下两种：一种含有硅橡胶和金属催化剂，另一种含有硅橡胶和交联剂。其各自可包含碳纳米管以形成橡胶组合物，并且通过橡胶组合物的混合，可以形成糊状组合物，然后固化成导电橡胶组合物，即，聚硅氧烷复合材料。
具体地，导电橡胶组合物可包括第一橡胶组合物和第二橡胶组合物，所述第一橡胶组合物包括碳纳米管和包含金属催化剂和硅橡胶的第一液体聚硅氧烷，所述第二橡胶组合物包括碳纳米管和包含交联剂和硅橡胶的第二液体聚硅氧烷。
硅橡胶可具有约1,000g/mol至800,000g/mol的重均分子量，并且可以作为选择液体聚硅氧烷的初始粘度的主要因素。根据所需的初始粘度，可以适当选择重均分子量。另外，硅橡胶通常可以是在其末端含有双键的有机硅氧烷聚合物，并且可以通过特定的催化剂交联。
例如，有机硅氧烷聚合物可以为下述各项中的任一种：二甲基乙烯基硅氧基封端的二甲基聚硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基硅氧基封端的共聚物，甲基乙烯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的三甲基硅氧基封端的共聚物，甲基苯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基硅氧基封端的共聚物，甲基苯基硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基硅氧基封端的共聚物，甲基苯基硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的三甲基硅氧基封端的共聚物，二苯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基硅氧基封端的共聚物，二苯基硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基硅氧基封端的共聚物，甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基硅氧基封端的共聚物，或甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷、甲基乙烯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基乙烯基硅氧基封端的共聚物，等等，但不限于此。
金属催化剂可包括铂(Pt)作为金属，例如，细铂粉、铂黑、氯铂酸、醇改性的氯铂酸、烯烃和氯铂酸的配合物、氯铂酸和烯基硅氧烷的配合物，或含有上述铂基催化剂的热塑性树脂粉末。金属催化剂在液体聚硅氧烷中以重量计可以0.1至500ppm金属的量存在。
此外，交联剂可包括每分子具有至少两个Si-H键的有机聚硅氧烷，并且Si-H键可与硅橡胶(有机硅氧烷聚合物)的双键组分反应以在聚合物之间形成交联。
交联剂可包括下述各项中的一种或多种，例如，三甲基甲硅氧基封端的聚甲基氢硅氧烷，甲基氢硅氧烷和二甲基硅氧烷的三甲基硅氧基封端的共聚物，二甲基氢硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基氢硅氧基封端的共聚物，甲基氢硅氧烷和二甲基硅氧烷的环状共聚物，由环状聚甲基氢硅氧烷、式(CH3)3SiO1/2的硅氧烷单元、式SiO4/2的硅氧烷单元和式(CH3)2HSiO1/2的硅氧烷单元组成的有机聚硅氧烷，由式(CH3)2HSiO1/2的硅氧烷单元和式CH3SiO3/2的硅氧烷单元组成的有机聚硅氧烷，由式(CH3)2HSiO1/2的硅氧烷单元、式(CH3)2SiO2/2的硅氧烷单元和SiH3SiO3/2的硅氧烷单元组成的有机聚硅氧烷，二甲基氢硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷，甲基苯基硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基氢硅氧基封端的共聚物，和/或甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷和二甲基硅氧烷的二甲基氢硅氧基封端的共聚物。
如上所述，第一液体聚硅氧烷可包含硅橡胶和金属催化剂，第二液体聚硅氧烷可包含硅橡胶和交联剂。另外，在第一液体聚硅氧烷和第二液体聚硅氧烷的每一个中可以都包含碳纳米管，以形成第一橡胶组合物和第二橡胶组合物。
这里，第一液体聚硅氧烷和第二液体聚硅氧烷可以具有约5,000cP至90,000cP的初始粘度，并且可以在方程式1中的x的范围内。此外，尽管液体聚硅氧烷的初始粘度不限，但是当其上限值为60,000cP，更优选40,000cP，最优选30,000cP时，通过方程式1预测的体积电阻可以更准确，并且当使用具有上述范围的粘度的液体聚硅氧烷时，硅氧烷聚合物的链长可能是适合的而具有诸如弹性的基本性质，并且在加工成复合材料时不会对设备产生不利影响。
另外，第一橡胶组合物和第二橡胶组合物各自可具有80,000cP至180,000cP的粘度，这与碳纳米管的含量有关。当橡胶组合物的粘度在上述范围内时，加工性优异。
根据本发明的一个实施方式，液体聚硅氧烷的初始粘度和聚硅氧烷复合材料的体积电阻具有由以下方程式1表示的关系。
[方程式1]
在方程式1中，x为在10s-1的剪切速率下测量的液体聚硅氧烷的初始粘度(cP)，y为在90V的电压下，在4-探针上测量的聚硅氧烷复合材料的体积电阻率(Ωcm)，A为-9,999,980，B为45,000，C为18至22的实数，D为0.001至0.0018的实数，E为9,999,985。
如上所述，x可以是5,000至90,000，并且其优选范围如上所述，其中对应于体积电阻的y可以是1至108，优选1至107，更优选1至104。由y表示的聚硅氧烷复合材料的体积电阻可以评价为越低越好。然而，在一些情况下，体积电阻可能需要大于特定值。然而，如果体积电阻超过108，则可能难以用作聚硅氧烷复合材料，而如果体积电阻在优选范围内，则当代入根据本发明的方程式1时，可以提高准确性。
另外，在由上述常数表示的A至E值中，C和D的值是可变的。C可以具有18至22，优选19至21，更优选20的值以提高方程式的准确性，并且D可以具有0.001至0.0018，优选0.001至0.0015，并且最优选0.0012至0.0013之间的实数值，以提高方程式的准确性。
在制造聚硅氧烷复合材料满足上述方程式1的关系的情况下，由于碳纳米管用作导电填料，不仅即使少量就可以实现相当低的体积电阻值，而且，复合材料中的电阻偏差小，并且可以改善复合材料的诸如外观性能的物理性质。另外，当制造的聚硅氧烷复合材料的体积电阻值已知时，可以预测液体聚硅氧烷的初始粘度，因此，可以以高再现性提供具有相同体积电阻值的聚硅氧烷复合材料。
同时，当使用炭黑而非碳纳米管作为导电填料时，实现所需体积电阻值所需炭黑的量可能很大，因此，橡胶组合物的粘度极大增加，从而导致加工性变差的问题。
然而，根据本发明的一个实施方式，基于100重量份的液体聚硅氧烷，碳纳米管的含量可以为0.5重量份至3重量份，优选0.7重量份至2重量份，更优选0.7重量份至1.5重量份。当以上述范围包含碳纳米管时，可以实现导电橡胶组合物上述范围内的粘度，因此加工性优异。此外，可以进一步提高通过方程式1确立的液体聚硅氧烷的初始粘度与聚硅氧烷复合材料的体积电阻之间的关系的可靠性。
换句话说，当碳纳米管的含量超过3重量份时，根据该方程式的关系与实验值之间可能存在稍大的误差。当加入量小于0.5重量份时，可能没有发生达到反映上述方程式的程度的变化，因此，当将碳纳米管的含量调节到上述范围内时，可通过液体聚硅氧烷的初始粘度更准确和容易地预测聚硅氧烷复合材料的体积电阻。
碳纳米管可以是例如多壁碳纳米管。对碳纳米管没有特别限制，可以使用单壁碳纳米管和多壁碳纳米管(例如双壁碳纳米管)中的任一种。可以通过例如电弧放电法、激光蒸发法、化学气相沉积法、烃催化分解法等制备碳纳米管。当碳纳米管的纵横比大时，由于难以解开缠结成束状态的碳纳米管，因此分散性差。对碳纳米管的纵横比没有特别限制，但可以优选地，例如，在5至10,000的范围内。
将第一橡胶组合物和第二橡胶组合物混合以形成导电橡胶组合物糊，并且可以将该糊固化以形成聚硅氧烷复合材料。导电橡胶组合物可含有5-95重量％的第一橡胶组合物和5-95重量％的第二橡胶组合物，优选分别为10-90重量％和90-10重量％，更优选分别为30-70重量％和70-30重量％，最优选分别为40-60重量％和60-40重量％。在某些情况下，由于需要适当调节催化剂和交联剂之间的含量，因此需要适当地控制两种橡胶组合物的混合比。
也就是说，当交联剂或催化剂的含量更大时，例如，当交联剂的量大于催化剂的量时，可能存在引起交联反应的物质，但是条件不充分，而当催化剂的量大于交联剂的量时，条件满足，但是物质有些缺乏。
根据本发明的另一个实施方式，所述聚硅氧烷复合材料是含有液体聚硅氧烷和碳纳米管的导电橡胶被固化的聚硅氧烷复合材料，其中所述液体聚硅氧烷的初始粘度和所述聚硅氧烷复合材料的体积电阻具有由以下方程式1表示的关系，并且碳纳米管具有5 nm至100 nm的直径和5至10,000的纵横比，并且通过聚集非线性态碳纳米管形成二次聚集的碳纳米管，在所述非线性态碳纳米管中，石墨层在平行于纤维轴的方向上伸展，并且二次聚集的碳纳米管具有0.1μm以上的直径，5μm以上的长度，以及5以上长径与短径比。
[方程式1]
在方程式1中，x为在10 s-1的剪切速率下测量的液体聚硅氧烷的初始粘度(cP)，y为在90V的电压下，在4-探针上测量的聚硅氧烷复合材料的体积电阻率(Ωcm)，A为-9,999,980，B为45,000，C为18至22的实数，D为0.001至0.0018的实数，E为9,999,985。
碳纳米管可以具有，例如，其中初级碳纳米管聚集的二次聚集的碳纳米管的形状。在这种情况下，由于初级碳纳米管的形状处于非线性态，因此当聚集为次级碳纳米管时，内聚力更强，并且与碳纳米管之间的网络是线性的情况相比，由于断开的频率降低，因此即使少量，也可以表现出高导电性的效果。
另外，初级碳纳米管可具有5 nm至100 nm的直径，优选5 nm至70 nm的直径。另外，初级碳纳米管可以具有5至10,000的纵横比，可以通过电子显微镜测量碳纳米管的直径和长度。当碳纳米管具有如上所述的直径和纵横比时，当聚集成次级碳纳米管时，可以获得取向性。当获得取向性时，可能具有的优点是即使少量也可以实现高导电性的效果。
此外，初级碳纳米管可以是其中石墨层基本上平行于纤维轴伸展的碳纳米管，并且这里，平行可以意味着石墨层相对于纤维轴的倾斜度在约±15度内，石墨层是构成碳纤维的石墨烯片，在电子显微镜(TEM)照片中观察其为条纹。
石墨层的长度优选为碳纳米管直径的0.02至15倍，并且石墨层的长度越短，与液体聚硅氧烷混合时与硅橡胶的粘合强度越强，因此，可以提高聚硅氧烷复合材料的机械强度。石墨层的长度和石墨层的倾斜度可以通过观察电子显微镜照片等来测量。
优选的是，使初级碳纳米管聚集成具有二次聚集的碳纳米管形式。可以通过观察电子显微镜照片来确定碳纳米管聚集体的结构，并且可以通过使用电子显微镜照片观察到的数十至数百个碳纳米管聚集体的平均值来指定所述直径、长度等。
二次聚集的碳纳米管的直径通常为0.1μm至100μm，优选1μm至100μm，更优选5μm至100μm，还更优选10μm至50μm，二次聚集的碳纳米管的长度通常为5μm至500μm，优选10μm至500μm，更优选20μm至200μm。这种范围的长度和直径在排列次级碳纳米管时是优选的，并且对易于形成高度分散状态来说更为优选。
当长径与短径比更大时，二次聚集的碳纳米管可以具有更好的导电性赋予效果。长径与短径比可以为至少3，优选为5以上，更优选为7以上。短径优选为50μm以上，更优选为100μm以上，甚至更优选为300μm以上。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造聚硅氧烷复合材料的方法，该方法包括根据方程式1确定聚硅氧烷复合材料的初始粘度和聚硅氧烷复合材料的目标体积电阻；在具有确定的初始粘度的液体聚硅氧烷中混合碳纳米管并固化。
诸如碳纳米管和液体聚硅氧烷的材料的描述与上述那些描述相同，因此省略其描述。
当使用根据本发明的方法时，可以制造具有所需体积电阻值的聚硅氧烷复合材料而无需反复试验，并且如上所述，通过制造的聚硅氧烷复合材料的体积电阻值预测液体聚硅氧烷的初始粘度，可以以高再现性制造具有相同体积电阻值的聚硅氧烷复合材料。
导电橡胶组合物的固化不受特别限制，并且可以通过在预定温度下热处理预定时间段的过程来进行。例如，固化可以在150℃或更高的温度下进行，优选在170℃或更高的温度下进行，更优选在180℃或更高的温度下进行，并且可以进行10分钟以上，优选30分钟以上，更优选50分钟以上。然而，可以适当地应用固化条件，使得当固化温度低时，延长固化时间，而当固化温度高时，缩短固化时间。
根据本发明的另一个实施方式，提供含有上述聚硅氧烷复合材料的导电材料。
所述导电材料可以是多种多样的，并且可以是通常需要导电性的树脂材料。例如，所述导电材料可以应用于需要导电性的接触部分，例如抗静电垫、导电纤维、键盘(keyboard)或小键盘(keypad)。通常，可以应用使用液体聚硅氧烷的聚硅氧烷复合材料的任何材料都是适用的，而没有任何特别限制。
实施例
在下文中，将参考实施例详细描述本发明。然而，根据本发明的实施例可以修改为各种不同的形式，并且本发明的范围不应被解释为限于下面描述的实施例。提供本发明的实施例以向本领域技术人员更充分地描述本发明。
在以下条件下测量以下实施例和比较例中的液体聚硅氧烷的初始粘度。
液体聚硅氧烷的初始粘度(cP)
使用TA Instrument公司的AR-2000在25℃的温度下在板直径为25mm的平行板型中测量粘度(板间间隙为400μm)，并在0.1至1000s-1的实验条件中通常已知的10s-1条件下测量剪切速率。
实施例1
导电橡胶组合物的制备
基于100重量份的液体聚硅氧烷，向初始粘度为5,000cP且含有铂催化剂和硅橡胶的液体聚硅氧烷中加入1重量份的碳纳米管，并使用三辊研磨机以1:3.2:10的辊对辊速度比，4巴压力下混合，其中辊磨混合重复三次以制备第一橡胶组合物，以及基于100重量份的液体聚硅氧烷，向初始粘度为5,000cP并含有交联剂和硅橡胶的液体聚硅氧烷中添加1重量份的碳纳米管，并以与第一橡胶组合物的制备方式相同的方式混合以制备第二橡胶组合物。
聚硅氧烷复合材料的制造
将第一橡胶组合物和第二橡胶组合物以1:1的重量比混合，并将混合的导电橡胶组合物在180℃下热处理1小时以固化该组合物从而制备聚硅氧烷复合材料。
实施例2
除了在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中包含的液体聚硅氧烷的初始粘度为20,000cP之外，以与实施例1中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
实施例3
除了在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中包含的液体聚硅氧烷的初始粘度为30,000cP之外，以与实施例1中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
实施例4
除了在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中包含的液体聚硅氧烷的初始粘度为40,000cP之外，以与实施例1中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
实施例5
除了在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中包含的液体聚硅氧烷的初始粘度为90,000cP之外，以与实施例1中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
实施例6
除了基于100重量份的液体聚硅氧烷，在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中包含的碳纳米管的含量各为0.5重量份之外，以与实施例2中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料
实施例7
除了基于100重量份的液体聚硅氧烷，在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中包含的碳纳米管的含量各为2重量份之外，以与实施例2中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
实施例8
除了基于100重量份的液体聚硅氧烷，在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中包含的碳纳米管的含量各为3重量份之外，以与实施例2中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
比较例1
除了在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中添加炭黑代替碳纳米管，其中基于100重量份的液体聚硅氧烷，炭黑的含量为2重量份之外，以与实施例2中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
比较例2
除了在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中添加炭黑代替碳纳米管，其中基于100重量份的液体聚硅氧烷，炭黑的含量为10重量份之外，以与实施例2中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
比较例3
除了在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中添加炭黑代替碳纳米管，其中基于100重量份的液体聚硅氧烷，炭黑的含量为20重量份之外，以与实施例2中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
比较例4
除了在第一橡胶组合物和第二橡胶组合物中不添加碳纳米管之外，以与实施例2中相同的方式制造聚硅氧烷复合材料。
实验例1
通过以下方法测量实施例和比较例中制备的聚硅氧烷复合材料的体积电阻，并确认根据下面的方程式1计算的值是否可信。
[方程式1]
在方程式1中，x为在10 s-1的剪切速率下测量的液体聚硅氧烷的初始粘度(cP)，y为在90V的电压下，在4-探针上测量的聚硅氧烷复合材料的体积电阻率(Ωcm)，A为-9,999,980，B为45,000，C为18至22的实数，D为0.001至0.0018的实数，E为9,999,985。
体积电阻
通过使用Mitsubishi公司的Loresta MCP-T600施加90V的电压，并使用4-探针型探针来测量体积电阻。选择体积电阻选项(Ωcm)测量样品的前表面和后表面各5次并记录平均值。
误差率
误差率是计算值与实验值的比率(计算值/实验值)，并且当误差率接近1时，几乎没有误差，并且当在该范围内测量电阻时，使用近似中值计算误差率。
【表1】
参见表1，将测量的液体聚硅氧烷的初始粘度代入方程式1得出体积电阻的计算值，当将该值与测量的体积电阻进行比较时，可以确认所有均在同等水平。也就是说，当已知液体聚硅氧烷的初始粘度时，可以通过方程式1容易地预测使用其制造的聚硅氧烷复合材料的体积电阻。
另一方面，在不遵循本发明的制造方法和输入原料的比较例1至4的情况下，可以确认不满足方程式1，并且从结果来看，确认并非所有聚硅氧烷复合材料都满足原料液体聚硅氧烷的初始粘度和聚硅氧烷复合材料的体积电阻所具有的方程式1的关系。
【表2】
参见表2，将聚硅氧烷复合材料的测量的体积电阻代入方程式1，得出液体聚硅氧烷的初始粘度的计算值，并且当将该值与测量的初始粘度进行比较时，可以确认所有实际值都处于计算值范围内的同等水平。即，当确定聚硅氧烷复合材料产品的体积电阻时，可以预测被用作聚硅氧烷复合材料的原料的液体聚硅氧烷的初始粘度，并且证实了可以通过方程式1使用其容易地再现聚硅氧烷复合材料。
另一方面，在不遵循本发明的制造方法和输入原料的比较例2和3的情况下，可以确认不满足方程式1，并且在比较例1和4的情形中，电阻值太大而不能通过计算得出。从该结果可以确认，并非所有的聚硅氧烷复合材料都满足原料液体聚硅氧烷的初始粘度和聚硅氧烷复合材料的体积电阻所具有的方程式1的关系。
也就是说，当液体聚硅氧烷的初始粘度在5,000cP和90,000cP之间时，可以容易地预测由其制造的聚硅氧烷复合材料的体积电阻。此外，当初始粘度为5,000cP至60,000cP，或其上限值为30,000cP以下时，还可以确认方程式1的准确性进一步提高。
也就是说，当使用方程式1时，如果已知复合材料的体积电阻，则可以预测液体聚硅氧烷的初始粘度以制造相同的产品，从而可以以优异的再现性制造聚硅氧烷复合材料。当具有复合材料的目标体积电阻时，证实可以通过控制液体聚硅氧烷的初始粘度来制造具有目标体积电阻的聚硅氧烷复合材料。
实验例2：聚硅氧烷复合材料的性能评价
测量实施例和比较例中制备的聚硅氧烷复合材料的物理性质，结果示于表3中。
拉伸伸长率
使用Instron公司的UTM装置，将固化的聚硅氧烷-CNT室温复合材料样品冲压成ASTM D412C的拉伸试样形式(狗骨)，并且当以500mm/min的速率纵向拉伸时测量其拉伸伸长率。
[表3]
参见表3，证实实施例2、6至8具有优异的拉伸伸长率同时具有低体积电阻，而在比较例1和4的情况下，由于电阻值极高，因此预期不能执行适当的抗静电功能。在其中含有过量炭黑的比较例3的情况下，由于相当差的伸长率，证实难以应用于需要弹性的应用，并且在比较例2的情况下，同时考虑伸长率和电阻而难以应用。

Claims (10)

1.一种聚硅氧烷复合材料，其为固化的包含液体聚硅氧烷和碳纳米管的导电橡胶组合物，其特征在于，
所述液体聚硅氧烷的初始粘度和所述聚硅氧烷复合材料的体积电阻具有由以下方程式1表示的关系：
[方程式1]
在方程式1中，
x为在10s-1的剪切速率下测量的所述液体聚硅氧烷的初始粘度(cP)，
y为在90V的电压下，在4-探针上测量的所述聚硅氧烷复合材料的体积电阻率(Ωcm)，
A为-9,999,980，B为45,000，C为18至22的实数，D为0.001至0.0018的实数，以及E为9,999,985。
2.如权利要求1所述的聚硅氧烷复合材料，其中，所述导电橡胶组合物包含100重量份的所述液体聚硅氧烷和0.5重量份至3重量份的所述碳纳米管。
3.如权利要求1所述的聚硅氧烷复合材料，其中，在方程式1中，x为5,000至90,000。
4.如权利要求1所述的聚硅氧烷复合材料，其中，在方程式1中，y为1至108。
5.如权利要求1所述的聚硅氧烷复合材料，其中，所述导电橡胶组合物包含：
第一橡胶组合物，其包括：包含金属催化剂和硅橡胶的第一液体聚硅氧烷，和碳纳米管；以及
第二橡胶组合物，其包括：包含交联剂和硅橡胶的第二液体聚硅氧烷，和碳纳米管。
6.如权利要求5所述的聚硅氧烷复合材料，其中，
所述导电橡胶组合物包含：
5-95重量％的所述第一橡胶组合物和5-95重量％的所述第二橡胶组合物。
7.如权利要求5所述的聚硅氧烷复合材料，其中，
所述第一橡胶组合物和所述第二橡胶组合物具有80,000cP至180,000cP的粘度。
8.如权利要求1所述的聚硅氧烷复合材料，其中，
所述碳纳米管具有5nm至100nm的直径和5至10,000的纵横比，并且通过聚集非线性态碳纳米管形成二次聚集的碳纳米管，在所述非线性态碳纳米管中，石墨层在平行于纤维轴的方向上伸展，并且
所述二次聚集的碳纳米管具有0.1μm以上的直径，5μm以上的长度，以及5以上的长径与短径比。
9.一种制造聚硅氧烷复合材料的方法，所述方法包括：
根据以下方程式1确定液体聚硅氧烷的初始粘度和聚硅氧烷复合材料的目标体积电阻；以及
在具有确定的初始粘度的液体聚硅氧烷中混合碳纳米管并固化：
[方程式1]
在方程式1中，
x为在10s-1的剪切速率下测量的液体聚硅氧烷的初始粘度(cP)，
y为在90V的电压下，在4-探针上测量的聚硅氧烷复合材料的体积电阻率(Ωcm)，
A为-9,999,980，B为45,000，C为18至22的实数，D为0.001至0.0018的实数，E为9,999,985。
10.一种导电材料，其包含根据权利要求1所述的聚硅氧烷复合材料。
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