CN110724382A - 一种导电硅橡胶及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电硅橡胶及其制备工艺，属于橡胶材料技术领域，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶60‑80份、腈硅橡胶10‑20份、导电助剂5‑10份、聚苯胺/金属量子点复合材料3‑8份、乙炔炭黑2‑6份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷1‑5份、硬脂酸锌1‑4份、硫化剂0.5‑1.5份、交联剂0.4‑0.8份、催化剂0.1‑0.5份、抑制剂0.2‑0.6份。本发明的导电硅橡胶具有良好的导电性能，且力学性能优异，制备工艺简单，具有广阔的应用前景。

Description

一种导电硅橡胶及其制备工艺
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种导电硅橡胶及其制备工艺。
背景技术
随着现代科学技术的迅猛发展，电子电器设备不断向集成化和微型化方向发展，由此带来的电磁干扰危害日益严重。导电硅橡胶作为一种能通过产生吸收或反射损耗有效削弱或抑制电磁干扰危害的复合型弹性体已成为目前一种新兴的电磁屏蔽材料。
在中国专利(申请号：200910056933.1)公开了一种热固化现场成型高导电硅橡胶组合物及其应用，由下列组成成份：(1)60-90重量份一种黏度或不同黏度的乙烯基封端聚硅氧烷的混合物混合物；(2)10-35重量份的含氢硅油；(3)1-25重量份的一种或多种R6cSiX4-c或其部分水解缩合产物；(4)100-500重量份的平均颗粒尺寸为10μm-150μm的金属基导电填料；(5)0.01-10重量份的作为热固化的金属基催化剂有氯铂酸或含铂或钯的有机金属化合物或有机金属螯合物；(6)1-30重量份增强填料或功能填料。本发明应用于要求电磁屏蔽和环境密封的射频设备屏蔽罩部位。本发明减少了材料消耗、简化生产工艺，提高了生产效率和产品的性价比。但是当金属粉末在一定重量份(阈值)以下时，导电通路没法形成，导电性很差，而填充的金属粉末太多时，不仅增加了材料成本，过多的填充颗粒还会使胶的流动性显著下降，从而影响现场点胶工艺，同时力学性能也会有所下降。
而中国专利(申请号：200910024914.0)公开了一种具有良好电磁屏蔽性能的橡胶复合材料及其制备方法，该材料具有成本低，电磁屏蔽性能高的特点。该复合材料在橡胶基体中均匀分布着镁合金粒和涂覆有聚苯胺层的铁氧体复合颗粒，铁氧体复合颗粒和镁合金粒的体积比为1-4∶1，铁氧体复合颗粒和镁合金粒在复合材料中的体积百分比为20-60％；铁氧体复合颗粒由有机外层和内核构成，有机外层为聚苯胺，内核为铁氧体，有机外层厚为2-10μm，铁氧体为氧化铁和锶铁氧体的混合物，铁氧体的尺寸为2-5mm，氧化铁和锶铁氧体的体积比为1∶9-2∶8；镁合金粒的成分为：2-12％Al，1-5％Zn，0.05-0.5％Cu，0.01-0.05％Sn，余量为Mg，镁合金粒的尺寸为2-5mm。但是，镁合金粉需要按比例将金属Al、Mg、Cu、Zn、Sn在SF6的保护气氛下熔炼并切削成2-5mm粉末；聚苯胺包覆铁氧体需要用混合稀释剂分散铁氧体，经过碱洗、酸洗及干燥处理后浸入聚苯胺-丙烯酸涂料，最后进行干燥处理制得。因此，该复合材料的制备工艺复杂，不利于大批量工业生产。
因此，有必要提供一种导电硅橡胶及其制备工艺，以解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提高了一种导电硅橡胶，具有良好的导电性能，且力学性能优异，制备工艺简单，具有广阔的应用前景。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种导电硅橡胶，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶60-80份、腈硅橡胶10-20份、导电助剂5-10份、聚苯胺/金属量子点复合材料3-8份、乙炔炭黑2-6份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷1-5份、硬脂酸锌1-4份、硫化剂0.5-1.5份、交联剂0.4-0.8份、催化剂0.1-0.5份、抑制剂0.2-0.6份。
作为优选方案，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶70份、腈硅橡胶15份、导电助剂7.5份、聚苯胺/金属量子点复合材料5.5份、乙炔炭黑4份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷3份、硬脂酸锌2.5份、硫化剂1份、交联剂0.6份、催化剂0.3份、抑制剂0.4份。
作为优选方案，所述导电助剂为含有导电炭黑和氧化铟锡，且导电助剂的制备方法包括：
(1)核体分散液的制备：在去离子水中加入导电炭黑，搅拌均匀制得导电炭黑分散液；
(2)铟锡盐酸混合溶液的配制：在2mol/L盐酸溶液中加入五水四氯化锡、三氯化铟，搅拌至固体全部溶解，转移到容量瓶中、定容制得二种不同锡铟比的盐酸混合溶液；
(3)一次包覆：将步骤(1)中的导电炭黑分散液加热至60℃，调节其pH值2-4，一边搅拌一边滴加步骤(2)所述一种配比的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1.51h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到一次包覆的导电滤饼A；
(4)二次包覆：将步骤(3)中得到的一次包覆的导电滤饼A分散在去离子水中制得分散液，将分散液的pH值调节至2-4，升温至60℃，一边搅拌一边滴加与步骤(3)滴加的锡铟比不同的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到二次包覆的导电滤饼B；
(5)热处理：将步骤(4)得到的二次包覆的导电滤饼B粉碎，然后保温固相反应，制得导电助剂。
作为优选方案，所述步骤(3)中滴加的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为4-6:1，五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为0.4-0.6:1。
作为优选方案，所述步骤(3)中的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为8-16:1，导电滤饼A分散液中粉体与去离子的质量比为1:5-15，锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为的质量比为0.4-0.6:1。
作为优选方案，所述步骤(5)中保温固相反应温度为500-700℃，时间为1-3h。
作为优选方案，所述聚酰胺/金属量子点复合材料的制备方法包括：
(1)聚酰胺改性：将聚酰胺超声分散在混酸中，聚酰胺的浓度为1-5mg/mL，加热至70℃并恒温搅拌3h，再用蒸馏水洗至中性，在烘箱中60℃条件下干燥24h，得到改性聚酰胺；
(2)将改性聚酰胺送入密炼机中，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa，密炼温度为120-140℃，密炼5-10min后，将占改性聚酰胺总质量1/10的金属量子点催化剂加入混炼机中，一起混炼3-5min，排料；
(3)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，在0.8-0.9MeV的辐照能量下反应30-50min，即得聚酰胺/金属量子点复合材料。
作为优选方案，所述金属量子点催化剂为镓、铯、铷、铟、锡、铋中的一种或几种。
作为优选方案，所述硫化剂为交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化二叔丁基；所述交联剂为三聚氰酸三锡丙酯；所述催化剂为铂催化剂；所述抑制剂炔醇抑制剂。
作为优选方案，本发明还提供了上述导电硅橡胶的制备工艺，包括以下步骤：
(1)在密炼机中按照上述配方加入含乙烯基端基的硅橡胶生胶和腈硅橡胶，在110-120℃温度下密炼10-20分钟，随后依次加入交联剂、催化剂，分别在真空状态下连续密炼20-40分钟制成基料，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(2)向密炼机中加入导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料、乙炔炭黑先密炼10-30分钟，再在真空状态下加入甲基乙烯基有机聚硅氧烷、硬脂酸锌密炼5-10分钟，制得导电硅橡胶混合物，在此过程中密炼温度控制在80-90℃范围内，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(3)将步骤(2)制得的导电硅橡胶混合物送入硫化罐中，加入硫化剂，并保证硫化温度150-200℃，硫化时间3-8分钟，硫化压力5-15Mpa，即得导电硅橡胶。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
(1)本发明的导电硅橡胶，通过将含乙烯基端基的硅橡胶生胶作为基材，并利用其具有较好的成型性、耐热性及机械特性，可使导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料更好更均匀分散在其中，从而保证导电硅橡胶具有较好的导电性能，同时，加入具有较好亲和力的腈硅橡胶，可使导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料分散在腈硅橡胶中，这样就形成表面由橡胶组成、内部填充有导电材料的新型的导电硅橡胶，这样不仅保证了该导电具有较好的力学性能，同时，也具有优异的导电性，另外，乙炔炭黑加入，可进一步地增强该导电硅橡胶的导电性能，同时提高导电硅橡胶的力学性能，提高导电硅橡胶的抗冲击强度、拉伸强度、耐高温等性能。
(2)本发明的导电助剂通过将导电炭黑包覆两层不同铟锡比的包覆层，从而提高导电助剂的导电性，并且包覆的导电炭黑活性变强，可均匀分散于导电硅橡胶中，从而保证导电硅橡胶的导电性。
(3)本发明添加的金属量子点催化剂可使聚酰胺催化反应形成“分子笼”结构，将导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料、乙炔炭黑进行包覆，从而使得硅橡胶的导电性进一步提高，同时由聚酰胺形成的“分子笼”之间相互缠绕连接，形成相互导通的“电线”，使得硅橡胶的导电性能大大增强。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的导电硅橡胶，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶60份、腈硅橡胶10份、导电助剂5份、聚苯胺/金属量子点复合材料3份、乙炔炭黑2份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷1份、硬脂酸锌1份、硫化剂0.5份、交联剂0.4份、催化剂0.1份、抑制剂0.2份。
所述导电助剂为含有导电炭黑和氧化铟锡，且导电助剂的制备方法包括：
(1)核体分散液的制备：在去离子水中加入导电炭黑，搅拌均匀制得导电炭黑分散液；
(2)铟锡盐酸混合溶液的配制：在2mol/L盐酸溶液中加入五水四氯化锡、三氯化铟，搅拌至固体全部溶解，转移到容量瓶中、定容制得二种不同锡铟比的盐酸混合溶液；
(3)一次包覆：将步骤(1)中的导电炭黑分散液加热至60℃，调节其pH值2-4，一边搅拌一边滴加步骤(2)所述一种配比的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1.51h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到一次包覆的导电滤饼A；
(4)二次包覆：将步骤(3)中得到的一次包覆的导电滤饼A分散在去离子水中制得分散液，将分散液的pH值调节至2-4，升温至60℃，一边搅拌一边滴加与步骤(3)滴加的锡铟比不同的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到二次包覆的导电滤饼B；
(5)热处理：将步骤(4)得到的二次包覆的导电滤饼B粉碎，然后保温固相反应，制得导电助剂。
所述步骤(3)中滴加的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为4:1，五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为0.4:1。
所述步骤(3)中的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为8:1，导电滤饼A分散液中粉体与去离子的质量比为1:5，锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为的质量比为0.4:1。
所述步骤(5)中保温固相反应温度为500℃，时间为1h。
所述聚酰胺/金属量子点复合材料的制备方法包括：
(1)聚酰胺改性：将聚酰胺超声分散在混酸中，聚酰胺的浓度为1mg/mL，加热至70℃并恒温搅拌3h，再用蒸馏水洗至中性，在烘箱中60℃条件下干燥24h，得到改性聚酰胺；
(2)将改性聚酰胺送入密炼机中，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa，密炼温度为120℃，密炼5min后，将占改性聚酰胺总质量1/10的金属量子点催化剂加入混炼机中，一起混炼3min，排料；
(3)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，在0.8MeV的辐照能量下反应30min，即得聚酰胺/金属量子点复合材料。
所述金属量子点催化剂为镓、铯、铷、铟、锡、铋中的一种或几种。
所述硫化剂为交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化二叔丁基；所述交联剂为三聚氰酸三锡丙酯；所述催化剂为铂催化剂；所述抑制剂炔醇抑制剂。
本发明还提供了上述导电硅橡胶的制备工艺，包括以下步骤：
(1)在密炼机中按照上述配方加入含乙烯基端基的硅橡胶生胶和腈硅橡胶，在110℃温度下密炼10分钟，随后依次加入交联剂、催化剂，分别在真空状态下连续密炼20分钟制成基料，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(2)向密炼机中加入导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料、乙炔炭黑先密炼10分钟，再在真空状态下加入甲基乙烯基有机聚硅氧烷、硬脂酸锌密炼5分钟，制得导电硅橡胶混合物，在此过程中密炼温度控制在80℃范围内，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(3)将步骤(2)制得的导电硅橡胶混合物送入硫化罐中，加入硫化剂，并保证硫化温度150℃，硫化时间3分钟，硫化压力5Mpa，即得导电硅橡胶。
实施例2
本实施例的导电硅橡胶，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶80份、腈硅橡胶20份、导电助剂10份、聚苯胺/金属量子点复合材料8份、乙炔炭黑6份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷5份、硬脂酸锌4份、硫化剂1.5份、交联剂0.8份、催化剂0.5份、抑制剂0.6份。
所述导电助剂为含有导电炭黑和氧化铟锡，且导电助剂的制备方法包括：
(1)核体分散液的制备：在去离子水中加入导电炭黑，搅拌均匀制得导电炭黑分散液；
(2)铟锡盐酸混合溶液的配制：在2mol/L盐酸溶液中加入五水四氯化锡、三氯化铟，搅拌至固体全部溶解，转移到容量瓶中、定容制得二种不同锡铟比的盐酸混合溶液；
(3)一次包覆：将步骤(1)中的导电炭黑分散液加热至60℃，调节其pH值2-4，一边搅拌一边滴加步骤(2)所述一种配比的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1.51h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到一次包覆的导电滤饼A；
(4)二次包覆：将步骤(3)中得到的一次包覆的导电滤饼A分散在去离子水中制得分散液，将分散液的pH值调节至2-4，升温至60℃，一边搅拌一边滴加与步骤(3)滴加的锡铟比不同的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到二次包覆的导电滤饼B；
(5)热处理：将步骤(4)得到的二次包覆的导电滤饼B粉碎，然后保温固相反应，制得导电助剂。
所述步骤(3)中滴加的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为6:1，五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为0.6:1。
所述步骤(3)中的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为16:1，导电滤饼A分散液中粉体与去离子的质量比为1:15，锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为的质量比为0.6:1。
所述步骤(5)中保温固相反应温度为700℃，时间为3h。
所述聚酰胺/金属量子点复合材料的制备方法包括：
(1)聚酰胺改性：将聚酰胺超声分散在混酸中，聚酰胺的浓度为5mg/mL，加热至70℃并恒温搅拌3h，再用蒸馏水洗至中性，在烘箱中60℃条件下干燥24h，得到改性聚酰胺；
(2)将改性聚酰胺送入密炼机中，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa，密炼温度为140℃，密炼10min后，将占改性聚酰胺总质量1/10的金属量子点催化剂加入混炼机中，一起混炼5min，排料；
(3)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，在0.9MeV的辐照能量下反应50min，即得聚酰胺/金属量子点复合材料。
所述金属量子点催化剂为镓、铯、铷、铟、锡、铋中的一种或几种。
所述硫化剂为交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化二叔丁基；所述交联剂为三聚氰酸三锡丙酯；所述催化剂为铂催化剂；所述抑制剂炔醇抑制剂。
本发明还提供了上述导电硅橡胶的制备工艺，包括以下步骤：
(1)在密炼机中按照上述配方加入含乙烯基端基的硅橡胶生胶和腈硅橡胶，在120℃温度下密炼20分钟，随后依次加入交联剂、催化剂，分别在真空状态下连续密炼40分钟制成基料，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(2)向密炼机中加入导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料、乙炔炭黑先密炼30分钟，再在真空状态下加入甲基乙烯基有机聚硅氧烷、硬脂酸锌密炼10分钟，制得导电硅橡胶混合物，在此过程中密炼温度控制在80-90℃范围内，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(3)将步骤(2)制得的导电硅橡胶混合物送入硫化罐中，加入硫化剂，并保证硫化温度200℃，硫化时间8分钟，硫化压力15Mpa，即得导电硅橡胶。
实施例3
本实施例的导电硅橡胶，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶70份、腈硅橡胶15份、导电助剂7.5份、聚苯胺/金属量子点复合材料5.5份、乙炔炭黑4份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷3份、硬脂酸锌2.5份、硫化剂1份、交联剂0.6份、催化剂0.3份、抑制剂0.4份。
所述导电助剂为含有导电炭黑和氧化铟锡，且导电助剂的制备方法包括：
(1)核体分散液的制备：在去离子水中加入导电炭黑，搅拌均匀制得导电炭黑分散液；
(2)铟锡盐酸混合溶液的配制：在2mol/L盐酸溶液中加入五水四氯化锡、三氯化铟，搅拌至固体全部溶解，转移到容量瓶中、定容制得二种不同锡铟比的盐酸混合溶液；
(3)一次包覆：将步骤(1)中的导电炭黑分散液加热至60℃，调节其pH值2-4，一边搅拌一边滴加步骤(2)所述一种配比的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1.51h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到一次包覆的导电滤饼A；
(4)二次包覆：将步骤(3)中得到的一次包覆的导电滤饼A分散在去离子水中制得分散液，将分散液的pH值调节至2-4，升温至60℃，一边搅拌一边滴加与步骤(3)滴加的锡铟比不同的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到二次包覆的导电滤饼B；
(5)热处理：将步骤(4)得到的二次包覆的导电滤饼B粉碎，然后保温固相反应，制得导电助剂。
所述步骤(3)中滴加的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为5:1，五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为0.5:1。
所述步骤(3)中的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为12:1，导电滤饼A分散液中粉体与去离子的质量比为1:10，锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为的质量比为0.5:1。
所述步骤(5)中保温固相反应温度为600℃，时间为2h。
所述聚酰胺/金属量子点复合材料的制备方法包括：
(1)聚酰胺改性：将聚酰胺超声分散在混酸中，聚酰胺的浓度为3mg/mL，加热至70℃并恒温搅拌3h，再用蒸馏水洗至中性，在烘箱中60℃条件下干燥24h，得到改性聚酰胺；
(2)将改性聚酰胺送入密炼机中，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa，密炼温度为130℃，密炼7.5min后，将占改性聚酰胺总质量1/10的金属量子点催化剂加入混炼机中，一起混炼4min，排料；
(3)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，在0.8MeV的辐照能量下反应40min，即得聚酰胺/金属量子点复合材料。
所述金属量子点催化剂为镓、铯、铷、铟、锡、铋中的一种或几种。
所述硫化剂为交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化二叔丁基；所述交联剂为三聚氰酸三锡丙酯；所述催化剂为铂催化剂；所述抑制剂炔醇抑制剂。
本发明还提供了上述导电硅橡胶的制备工艺，包括以下步骤：
(1)在密炼机中按照上述配方加入含乙烯基端基的硅橡胶生胶和腈硅橡胶，在115℃温度下密炼15分钟，随后依次加入交联剂、催化剂，分别在真空状态下连续密炼30分钟制成基料，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(2)向密炼机中加入导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料、乙炔炭黑先密炼20分钟，再在真空状态下加入甲基乙烯基有机聚硅氧烷、硬脂酸锌密炼7分钟，制得导电硅橡胶混合物，在此过程中密炼温度控制在85℃范围内，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(3)将步骤(2)制得的导电硅橡胶混合物送入硫化罐中，加入硫化剂，并保证硫化温度175℃，硫化时间5分钟，硫化压力10Mpa，即得导电硅橡胶。
实施例4
本实施例的导电硅橡胶，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶65份、腈硅橡胶12份、导电助剂6份、聚苯胺/金属量子点复合材料4份、乙炔炭黑3份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷2份、硬脂酸锌2份、硫化剂0.8份、交联剂0.5份、催化剂0.2份、抑制剂0.3份。
所述导电助剂为含有导电炭黑和氧化铟锡，且导电助剂的制备方法包括：
(1)核体分散液的制备：在去离子水中加入导电炭黑，搅拌均匀制得导电炭黑分散液；
(2)铟锡盐酸混合溶液的配制：在2mol/L盐酸溶液中加入五水四氯化锡、三氯化铟，搅拌至固体全部溶解，转移到容量瓶中、定容制得二种不同锡铟比的盐酸混合溶液；
(3)一次包覆：将步骤(1)中的导电炭黑分散液加热至60℃，调节其pH值2-4，一边搅拌一边滴加步骤(2)所述一种配比的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1.51h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到一次包覆的导电滤饼A；
(4)二次包覆：将步骤(3)中得到的一次包覆的导电滤饼A分散在去离子水中制得分散液，将分散液的pH值调节至2-4，升温至60℃，一边搅拌一边滴加与步骤(3)滴加的锡铟比不同的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到二次包覆的导电滤饼B；
(5)热处理：将步骤(4)得到的二次包覆的导电滤饼B粉碎，然后保温固相反应，制得导电助剂。
所述步骤(3)中滴加的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为4.5:1，五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为0.5:1。
所述步骤(3)中的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为10:1，导电滤饼A分散液中粉体与去离子的质量比为1:7，锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为的质量比为0.5:1。
所述步骤(5)中保温固相反应温度为550℃，时间为1.5h。
所述聚酰胺/金属量子点复合材料的制备方法包括：
(1)聚酰胺改性：将聚酰胺超声分散在混酸中，聚酰胺的浓度为2mg/mL，加热至70℃并恒温搅拌3h，再用蒸馏水洗至中性，在烘箱中60℃条件下干燥24h，得到改性聚酰胺；
(2)将改性聚酰胺送入密炼机中，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa，密炼温度为125℃，密炼6min后，将占改性聚酰胺总质量1/10的金属量子点催化剂加入混炼机中，一起混炼3.5min，排料；
(3)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，在0.9MeV的辐照能量下反应35min，即得聚酰胺/金属量子点复合材料。
所述金属量子点催化剂为镓、铯、铷、铟、锡、铋中的一种或几种。
所述硫化剂为交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化二叔丁基；所述交联剂为三聚氰酸三锡丙酯；所述催化剂为铂催化剂；所述抑制剂炔醇抑制剂。
本发明还提供了上述导电硅橡胶的制备工艺，包括以下步骤：
(1)在密炼机中按照上述配方加入含乙烯基端基的硅橡胶生胶和腈硅橡胶，在115℃温度下密炼12分钟，随后依次加入交联剂、催化剂，分别在真空状态下连续密炼25分钟制成基料，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(2)向密炼机中加入导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料、乙炔炭黑先密炼15分钟，再在真空状态下加入甲基乙烯基有机聚硅氧烷、硬脂酸锌密炼6分钟，制得导电硅橡胶混合物，在此过程中密炼温度控制在83℃范围内，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(3)将步骤(2)制得的导电硅橡胶混合物送入硫化罐中，加入硫化剂，并保证硫化温度160℃，硫化时间4分钟，硫化压力8Mpa，即得导电硅橡胶。
实施例5
本实施例的导电硅橡胶，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶75份、腈硅橡胶18份、导电助剂9份、聚苯胺/金属量子点复合材料7份、乙炔炭黑5份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷4份、硬脂酸锌3份、硫化剂1.2份、交联剂0.7份、催化剂0.4份、抑制剂0.5份。
所述导电助剂为含有导电炭黑和氧化铟锡，且导电助剂的制备方法包括：
(1)核体分散液的制备：在去离子水中加入导电炭黑，搅拌均匀制得导电炭黑分散液；
(2)铟锡盐酸混合溶液的配制：在2mol/L盐酸溶液中加入五水四氯化锡、三氯化铟，搅拌至固体全部溶解，转移到容量瓶中、定容制得二种不同锡铟比的盐酸混合溶液；
(3)一次包覆：将步骤(1)中的导电炭黑分散液加热至60℃，调节其pH值2-4，一边搅拌一边滴加步骤(2)所述一种配比的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1.51h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到一次包覆的导电滤饼A；
(4)二次包覆：将步骤(3)中得到的一次包覆的导电滤饼A分散在去离子水中制得分散液，将分散液的pH值调节至2-4，升温至60℃，一边搅拌一边滴加与步骤(3)滴加的锡铟比不同的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到二次包覆的导电滤饼B；
(5)热处理：将步骤(4)得到的二次包覆的导电滤饼B粉碎，然后保温固相反应，制得导电助剂。
所述步骤(3)中滴加的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为5.5:1，五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为0.6:1。
所述步骤(3)中的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为14:1，导电滤饼A分散液中粉体与去离子的质量比为1:12，锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为的质量比为0.6:1。
所述步骤(5)中保温固相反应温度为650℃，时间为2.5h。
所述聚酰胺/金属量子点复合材料的制备方法包括：
(1)聚酰胺改性：将聚酰胺超声分散在混酸中，聚酰胺的浓度为1-5mg/mL，加热至70℃并恒温搅拌3h，再用蒸馏水洗至中性，在烘箱中60℃条件下干燥24h，得到改性聚酰胺；
(2)将改性聚酰胺送入密炼机中，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa，密炼温度为135℃，密炼9min后，将占改性聚酰胺总质量1/10的金属量子点催化剂加入混炼机中，一起混炼4.5min，排料；
(3)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，在0.9MeV的辐照能量下反应45min，即得聚酰胺/金属量子点复合材料。
所述金属量子点催化剂为镓、铯、铷、铟、锡、铋中的一种或几种。
所述硫化剂为交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化二叔丁基；所述交联剂为三聚氰酸三锡丙酯；所述催化剂为铂催化剂；所述抑制剂炔醇抑制剂。
本发明还提供了上述导电硅橡胶的制备工艺，包括以下步骤：
(1)在密炼机中按照上述配方加入含乙烯基端基的硅橡胶生胶和腈硅橡胶，在118℃温度下密炼18分钟，随后依次加入交联剂、催化剂，分别在真空状态下连续密炼35分钟制成基料，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(2)向密炼机中加入导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料、乙炔炭黑先密炼25分钟，再在真空状态下加入甲基乙烯基有机聚硅氧烷、硬脂酸锌密9分钟，制得导电硅橡胶混合物，在此过程中密炼温度控制在88℃范围内，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(3)将步骤(2)制得的导电硅橡胶混合物送入硫化罐中，加入硫化剂，并保证硫化温度190℃，硫化时间7分钟，硫化压力12Mpa，即得导电硅橡胶。
对比例1
参照中国专利(申请号：200910056933.1)实施例制备得到的一种导电硅橡胶。
对比例2
参照中国专利(申请号：200910024914.0)实施例制备得到的一种橡胶复合材料。
对比例3
除将导电助剂省去外，其原料含量及步骤与实施例1一致。
对比例4
除将聚苯胺/金属量子点复合材料省去外，其原料含量及步骤与实施例1一致。
对比例5
除将腈硅橡胶省去外，其原料含量及步骤与实施例1一致。
试验方法
(1)体积电阻率
导电硅橡胶的体积电阻率根据JJG-1993测定。具体而言如下进行：
注射成型品的情况下，将基于ASTM-D638的拉伸试验片的两端用修剪剪刀剪切，剪切成12.7mm×50mm×3mm厚的长条，在长条的两端面(12.7mm×3mm)涂布本发明实施例1-5及对比例1-6中的导电硅橡胶糊料，并在23℃下风干30分钟，所得物质作为实验片。
测定中，对涂布有导电硅橡胶糊料的两端面的之间的电阻进行测定，计算出体积电阻率。
(2)拉伸强度
导电硅橡胶的拉伸强度根据GB/T1040.3-2006测定。具体而言如下进行：
取实施例1-5及对比例1-6制得导电塑料，剪切成12.7mm×50mm×5mm厚的长条,作为试样，并在试样上被拉伸的平行部分作标线，用夹具夹持试样时，要使试样纵轴方向中心与上、下夹具中心连线相重合，并且松紧适宜，不能使试样在受力时滑脱或夹持过紧在夹口处损坏试样。按所选择的速度，开动机器，进行拉伸试验。试样断裂后，读取负荷及标距间伸长，或读取屈服时的负荷，即可得到导电硅橡胶的拉伸强度。
(3)抗冲击强度
导电硅橡胶的抗冲击强度根据GB/T1843-2008测定。具体而言如下进行：
取实施例1-5及对比例1-5制得导电硅橡胶，剪切成250mm×250mm×50mm厚的板块，装上摆锤，并将板块放置在托板上，其侧面应与支承刀刃靠紧，完毕后，可放摆试验，冲击后，从刻度盘上记录冲断供的数值，观察并几率材料断裂面情况，并根据冲断功计算冲击强度，算出各试样的平均值并进行试样间比较。
实验例
按照本发明实施例1-5以对比例1-5制备的导电硅橡胶的体积电阻率、拉伸强度、抗冲击强度等进行试验，具体结果见表1。
表1性能检测结果
Figure BDA0001731694280000141
从表1可以看出，本发明实施例的导电硅橡胶的各项性能指标均优于对比例中的导电硅橡胶，本发明实施例的导电硅橡胶的拉伸强度高出对比例，表现出优异的力学性质，同时也表现出较强的抗冲击强度和较低的拉伸率。并且由对比例3-5可知，通过在导电硅橡胶中加入腈硅橡胶、导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料有助于提高硅橡胶的导电性能和力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种导电硅橡胶，其特征在于，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶60-80份、腈硅橡胶10-20份、导电助剂5-10份、聚苯胺/金属量子点复合材料3-8份、乙炔炭黑2-6份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷1-5份、硬脂酸锌1-4份、硫化剂0.5-1.5份、交联剂0.4-0.8份、催化剂0.1-0.5份、抑制剂0.2-0.6份。
2.根据权利要求1所述的导电硅橡胶，其特征在于，其原料按重量份包括：含乙烯基端基的硅橡胶生胶70份、腈硅橡胶15份、导电助剂7.5份、聚苯胺/金属量子点复合材料5.5份、乙炔炭黑4份、甲基乙烯基有机聚硅氧烷3份、硬脂酸锌2.5份、硫化剂1份、交联剂0.6份、催化剂0.3份、抑制剂0.4份。
3.根据权利要求1所述的导电硅橡胶，其特征在于，所述导电助剂为含有导电炭黑和氧化铟锡，且导电助剂的制备方法包括：
(1)核体分散液的制备：在去离子水中加入导电炭黑，搅拌均匀制得导电炭黑分散液；
(2)铟锡盐酸混合溶液的配制：在2mol/L盐酸溶液中加入五水四氯化锡、三氯化铟，搅拌至固体全部溶解，转移到容量瓶中、定容制得二种不同锡铟比的盐酸混合溶液；
(3)一次包覆：将步骤(1)中的导电炭黑分散液加热至60℃，调节其pH值2-4，一边搅拌一边滴加步骤(2)所述一种配比的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1.51h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到一次包覆的导电滤饼A；
(4)二次包覆：将步骤(3)中得到的一次包覆的导电滤饼A分散在去离子水中制得分散液，将分散液的pH值调节至2-4，升温至60℃，一边搅拌一边滴加与步骤(3)滴加的锡铟比不同的锡铟盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，锡铟盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应1h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤70μS/cm，得到二次包覆的导电滤饼B；
(5)热处理：将步骤(4)得到的二次包覆的导电滤饼B粉碎，然后保温固相反应，制得导电助剂。
4.根据权利要求3所述的的导电硅橡胶，其特征在于，所述步骤(3)中滴加的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为4-6:1，五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为0.4-0.6:1。
5.根据权利要求3所述的的导电硅橡胶，其特征在于，所述步骤(3)中的锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡和三氯化铟的质量比为8-16:1，导电滤饼A分散液中粉体与去离子的质量比为1:5-15，锡铟盐酸混合溶液中五水四氯化锡与导电炭黑的质量比为的质量比为0.4-0.6:1。
6.根据权利要求3所述的的导电硅橡胶，其特征在于，所述步骤(5)中保温固相反应温度为500-700℃，时间为1-3h。
7.根据权利要求1所述的导电硅橡胶，其特征在于，所述聚酰胺/金属量子点复合材料的制备方法包括：
(1)聚酰胺改性：将聚酰胺超声分散在混酸中，聚酰胺的浓度为1-5mg/mL，加热至70℃并恒温搅拌3h，再用蒸馏水洗至中性，在烘箱中60℃条件下干燥24h，得到改性聚酰胺；
(2)将改性聚酰胺送入密炼机中，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa，密炼温度为120-140℃，密炼5-10min后，将占改性聚酰胺总质量1/10的金属量子点催化剂加入混炼机中，一起混炼3-5min，排料；
(3)将上步排出的混合料自然冷却至室温，并送入到电子束辐照装置中，在0.8-0.9MeV的辐照能量下反应30-50min，即得聚酰胺/金属量子点复合材料。
8.根据权利要求7所述的导电硅橡胶，其特征在于，所述金属量子点催化剂为镓、铯、铷、铟、锡、铋中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的导电硅橡胶，其特征在于，所述硫化剂为交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化二叔丁基；所述交联剂为三聚氰酸三锡丙酯；所述催化剂为铂催化剂；所述抑制剂炔醇抑制剂。
10.根据权利要求1-9任一项所述的导电硅橡胶的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在密炼机中按照上述配方加入含乙烯基端基的硅橡胶生胶和腈硅橡胶，在110-120℃温度下密炼10-20分钟，随后依次加入交联剂、催化剂，分别在真空状态下连续密炼20-40分钟制成基料，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(2)向密炼机中加入导电助剂、聚苯胺/金属量子点复合材料、乙炔炭黑先密炼10-30分钟，再在真空状态下加入甲基乙烯基有机聚硅氧烷、硬脂酸锌密炼5-10分钟，制得导电硅橡胶混合物，在此过程中密炼温度控制在80-90℃范围内，抽真空保证与大气压差≥0.07MPa；
(3)将步骤(2)制得的导电硅橡胶混合物送入硫化罐中，加入硫化剂，并保证硫化温度150-200℃，硫化时间3-8分钟，硫化压力5-15Mpa，即得导电硅橡胶。
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