CN111171581A - 一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料 - Google Patents

一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,由以下组分混炼制备:氟硅橡胶生胶、比表面积为50 m2/g以上的白碳黑、结构化控制剂、导电填料、钛白粉、色粉、耐热助剂和硫化剂。其中导电填料选择单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纤维、石墨烯、氧化石墨烯、氧化锌晶须中的至少一种。利用本发明提供的方法得到氟硅橡胶体积电阻率为104~1011Ω·cm,能够满足电磁屏蔽或者抗静电用途。此外,由于导电填料添加量小,加上钛白粉较强的遮盖能力,所以能够得到不同色彩的电磁防护或抗静电氟硅橡胶材料。

Description

一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料
技术领域
本发明涉及一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,属于有机硅及氟系材料技术领域。
背景技术
氟硅橡胶兼具了有机硅橡胶的耐高低温、高回弹、低压变和易加工等特点以及氟橡胶的耐油耐溶剂、耐化学腐蚀和低表面张力等特点,堪称综合性能最好的弹性体材料。经过几十年的发展,已成为重要领域(如航空航天、国防军工和汽车工业等)不可替代的特种材料,例如在舰艇发动机燃滑油管路采用的百余处橡胶密封件;飞机燃油总管联轴器的上千个密封圈;汽车发动机的涡轮增压管;汽车排气再循环(EGR)系统的膜片等等。与硅橡胶类似,氟硅橡胶也是一种绝缘材料,体积电阻率约为1013Ω·cm。然而在某些特殊的场合,需要电磁屏蔽或者抗静电并且耐油的弹性体材料。例如飞机油箱的密封件需要在极低温度下航空煤油介质中使用,这种材料仅有氟硅橡胶可以满足。在飞机飞行时,油箱上因摩擦产生的静电必须及时泄露,不然容易造成事故。因而这种密封件需要抗静电甚至是达到电磁屏蔽级别。又例如在大型油罐中,密封橡胶需要满足耐油的同时还需要防静电。此外,在电器、电子元器件中也需要用到具有电磁屏蔽或抗静电特性的氟硅橡胶;某些生活用品(如手环、表带等)也用到该类氟硅橡胶。
添加大量的炭黑很容易获得具有电磁屏蔽或者抗静电特性的氟硅橡胶,但炭黑的添加量较大,氟硅橡胶材料性能会明显降低,并且制品只能是黑色的。例如专利CN104334645A公开了一种室温可固化的导电氟硅橡胶组合物,以碳黑或纤维状碳同素异形体为导电组分制备的氟硅橡胶组合物在室温固化后具有较好的物理强度和导电性能,提供的实施例的拉伸强度在2.5 MPa左右,体积电阻率为103~109Ω·cm。该类导电氟硅橡胶组合物适合做某些制品的导电涂层,难以应用在性能要求较高的制品,如O型圈或胶管等。因此,具有电磁屏蔽或抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有电磁屏蔽或者抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,以满足要求电磁屏蔽或者抗静电且耐油耐腐蚀场合的应用。
为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:以下重量份的组分在密炼机、捏合机或者开炼机中混炼均匀得到:
氟硅橡胶生胶 100份
白碳黑 5~50份
结构化控制剂 0~15份
导电填料 1~20份
钛白粉 5~30份
色粉 0~5份
耐热助剂 0~10份
硫化剂 0.2~2 份
所述的氟硅橡胶生胶具有以下的分子结构:
R1O[Si(CH3)(CH2CH2CF3)]x[Si(CH3)R2]y[Si(CH3)(CH=CH2)]zR1
其中R1为-H、-CH3、-CH2CH3、-Si(CH3)3、-Si(CH3)2(CH=CH2)或-Si(CH3)2(C6H5);R2为-H、-CH3、-CH2CH3或-C6H5;x=1000~8000, y=0~5000, z=1~100,优选x=4000~6000, y=0~1000, z=10~30。
进一步的,所述的白碳黑为比表面积不小于50 m2/g的沉淀法和气相法纳米二氧化硅。
进一步的,所述的导电填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纤维、石墨烯、氧化石墨烯、氧化锌晶须中的至少一种。
进一步的,所述的结构化控制剂为羟基氟硅油、羟基硅油、二苯基硅二醇、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷中的至少一种。
进一步的,所述的颜料为硅橡胶体系用的色粉或者由色粉制备的色母和色膏。
进一步的,所述的耐热助剂为氧化铈、氧化铁、氧化镍或氢氧化铈中的一种。
进一步的,所述的硫化剂,其有效成分为双二四、双二五、过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的一种。
与现有的技术相比,本发明的有益效果为:
本发明通过将对应组分在密炼机、开炼机或者捏合机中混炼均匀,得到具有电磁屏蔽或抗静电特性的彩色氟硅混炼胶。
在通过模压、注塑或挤出等工艺得到具有导电或抗静电特性的彩色氟硅橡胶制品。
本发明选择长径比较大的碳纳米材料或氧化锌晶须等作为导电填料,其优势在于添加很小的量便可在橡胶内部形成导电网络,因此在具有导电效果的同时,也保持了氟硅橡胶良好的力学性能和回弹性等。
此外,由于导电填料添加量小,并且钛白粉具有较强的遮盖作用,通过添加颜料可以获得彩色的具有电磁屏蔽或者抗静电特性的氟硅橡胶材料。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式,该详细说明不应认为是对本发明的限制,而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
在不背离本发明的范围或精神的情况下,可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化,这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
实施例1
将100份甲基封端的氟硅胶生胶(句容福赛尔高新材料有限公司FSIR-0102, 分子量为80万, 乙烯基含量为0.2 wt%)、8份羟基氟硅油(句容福赛尔高新材料有限公司FSIR-0901,粘度为100 mPa·s)、40份Aerosil A300、4份多壁碳纳米管(山东大展纳米材料有限公司GT-300)、10份钛白粉(广西大华A-100)、0.5份朱红色颜料(深圳市天华发1101)、2份氧化铁先后加入到密炼机中,混炼20 min,在开炼机上加入1份双二五硫化剂混炼均匀后得到红色氟硅混炼胶。
上述氟硅混炼胶置于模具中,在170℃下模压10 min,得到厚度为2 mm的胶片。按照ASTM D412、ASTM D471和GB11210-1989标准分别进行力学性能、耐油性能和导电性能的测试。
实施例2
将100份甲基封端的氟硅胶生胶(句容福赛尔高新材料有限公司FSIR-0102, 分子量为80万, 乙烯基含量为0.2 wt%)、7份羟基氟硅油(句容福赛尔高新材料有限公司FSIR-0901,粘度为100 mPa·s)、30份HDK N20、0.5份单壁碳纳米管(TUBALLTM MATRIX 601)、15份钛白粉(广西大华A-100)、0.5份蓝色颜料(深圳市天华发1251)、1份氧化铈先后加入到密炼机中,混炼20 min,在开炼机上加入1份双二五硫化剂混炼均匀后得到蓝色氟硅混炼胶。
上述氟硅混炼胶置于模具中,在170℃下模压10 min,得到厚度为2 mm的胶片。按照ASTM D412、ASTM D471和GB11210-1989标准分别进行力学性能、耐油性能和导电性能的测试。
实施例3
将100份甲基封端的氟硅胶生胶(句容福赛尔高新材料有限公司FSIR-0105, 分子量为70万, 乙烯基含量为0.2 wt%)、10份羟基氟硅油(句容福赛尔高新材料有限公司FSIR-0901, 粘度为100 mPa·s)、35份Aerosil A380、2份石墨烯(常州第六元素材料科技股份有限公司SE1233)、15份钛白粉(日本石原R980)、1份绿色色膏(新合科技XH-B-5400Y)、1份氧化铈先后加入到密炼机中,混炼20 min,在开炼机上加入1份过氧化二异丙苯混炼均匀后得到绿色氟硅混炼胶。
上述氟硅混炼胶置于模具中,在170℃下模压10 min,得到厚度为2 mm的胶片。按照ASTM D412、ASTM D471和GB11210-1989标准分别进行力学性能、耐油性能和导电性能的测试。
实施例4
将100份甲基封端的氟硅胶生胶(句容福赛尔高新材料有限公司FSIR-0103, 分子量为80万, 乙烯基含量为0.15 wt%)、30份Aerosil R812、10份氧化锌晶须(沪本新材料科技有限公司HB-PZ-F001)、5份钛白粉(日本石原R980)、1份紫色色膏(新合科技XH- B5701Y)、1份氧化镍先后加入到密炼机中,混炼20 min,在开炼机上加入1份双二四硫化剂混炼均匀后得到紫色氟硅混炼胶。
上述氟硅混炼胶置于模具中,在120℃下模压10 min,得到厚度为2 mm的胶片。按照ASTM D412、ASTM D471和GB11210-1989标准分别进行力学性能、耐油性能和导电性能的测试。
对比例:
将100份甲基封端的氟硅胶生胶(句容福赛尔高新材料有限公司FSIR-0102, 分子量为80万, 乙烯基含量为0.2 wt%)、8份羟基氟硅油(句容福赛尔高新材料有限公司FSIR-0901,粘度为100 mPa·s)、40份Aerosil A300、0.5份朱红色颜料(深圳市天华发1101)、2份氧化铁先后加入到密炼机中,混炼20 min,在开炼机上加入1份双二五硫化剂混炼均匀后得到红色氟硅混炼胶。
上述氟硅混炼胶置于模具中,在170℃下模压10 min,得到厚度为2 mm的胶片。按照ASTM D412、ASTM D471和GB11210-1989标准分别进行力学性能、耐油性能和导电性能的测试。
发明经过检测,获得的数据如下:
Figure RE-990460DEST_PATH_IMAGE001
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,在不脱离本发明的构思和原则的前提下,任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,其特征在于:由以下重量份的组分在密炼机、捏合机或者开炼机中混炼均匀得到:
氟硅橡胶生胶 100份
白碳黑 5~50份
结构化控制剂 0~15份
导电填料 1~20份
钛白粉 5~30份
颜料 0~5份
耐热助剂 0~10份
硫化剂 0.2~2 份
所述的氟硅橡胶生胶具有以下的分子结构:
R1O[Si(CH3)(CH2CH2CF3)]x[Si(CH3)R2]y[Si(CH3)(CH=CH2)]zR1
其中R1为-H、-CH3、-CH2CH3、-Si(CH3)3、-Si(CH3)2(CH=CH2)或-Si(CH3)2(C6H5);R2为-H、-CH3、-CH2CH3或-C6H5
注:x=1000~8000, y=0~5000, z=1~100。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,其特征在于:所述白碳黑为比表面积不小于50 m2/g的沉淀法和气相法纳米二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,其特征在于:所述导电填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纤维、石墨烯、氧化石墨烯、氧化锌晶须中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,其特征在于:所述结构化控制剂为羟基氟硅油、羟基硅油、二苯基硅二醇、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,其特征在于:所述颜料为硅橡胶体系用的色粉或者由色粉制备的色母和色膏。
6.根据权利要求1所述的一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,其特征在于:所述耐热助剂为氧化铈、氧化铁、氧化镍或氢氧化铈中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种具有抗静电特性的彩色氟硅橡胶材料,其特征在于:所述硫化剂,其有效成分为双二四、双二五、过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的一种。
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