CN115926469B - 一种导电硅胶板及在神经康复治疗仪中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及C08L 83/07，具体涉及一种导电硅胶板及在神经康复治疗仪中的应用。至少包括以下原料：聚硅氧烷、导电粉粒和硅烷偶联剂；其中所述导电粉粒和硅烷偶联剂的质量比为(10‑45)：(1‑3)。本发明制备得到的导电硅胶板能够稳定的传输，具有较高的体电阻率，而且硬度、拉伸强度和撕裂强度佳等优点。

Description

一种导电硅胶板及在神经康复治疗仪中的应用

技术领域

本发明涉及C08L 83/07，具体涉及一种导电硅胶板及在神经康复治疗仪中的应用。

背景技术

硅橡胶具有耐热、耐寒，脱模性好，稳定性高等优点，被广泛应用于各个技术领域，是最适合做电子部件的材料之一，其中导电硅胶板主要借助导电材料分散在硅橡胶中制得，具有力学性能好，稳定的电阻率等优点。

专利CN201310123737.8一种极低压缩变形低硬度的导电硅橡胶材料及制备方法以甲基乙烯基硅橡胶、炭黑、碳纳米管、助硫化剂、硫化剂等物质为原料制备得到的材料具有较高的回弹性。

专利CN201510240324.7一种高强度导电硅橡胶及其制备方法采用含乙烯基或丙烯基端基的硅橡胶生胶为甲组分，含氢硅油为乙组分，并结合导电蒙脱土等物质制备得到材料具有较高的拉伸强度。

但上述制备得到硅胶材料的硬度较低，限制了其在电子部件中的应用范围。本发明提供一种导电硅胶板，体电阻率高，兼具硬度和强度高等优点，尤其适合制备电子部件。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种导电硅胶板，至少包括以下原料：聚硅氧烷、导电粉粒和硅烷偶联剂；其中所述导电粉粒和硅烷偶联剂的质量比为(10-45)：(1-3)。

优选的，所述聚硅氧烷包括羟基封端聚二甲基硅氧烷和/或含氢硅油。

进一步优选的，所述聚硅氧烷包括羟基封端聚二甲基硅氧烷和含氢硅油。所述羟基封端聚二甲基硅氧烷和含氢硅油的质量比为1：(5-10)。

优选的，所述羟基封端聚二甲基硅氧烷中羟基的摩尔分数为6-12％。

优选的，所述羟基封端聚二甲基硅氧烷在25℃下粘度为20-40mm²/s。

优选的，所述羟基封端聚二甲基硅氧烷为二羟基聚二甲基硅氧烷。

申请人在实验过程中发现，通过采用含氢硅油与二羟基聚二甲基硅氧烷共混作为硅胶基体，可以改善硅胶基体与导电粉粒之间的电传输性，减少硅胶基体与导电粉粒之间的电导率差值，提高电流传输稳定性。猜测可能的原因是：含摩尔分数6-12％羟基的二羟基聚二甲基硅氧烷与含氢硅油共混后，含有的羟基能与导电粉粒之间形成氢键，促进导电粉粒在硅胶基体中的分散，提高了硅胶基体的介电常数，并且二羟基聚二甲基硅氧烷与含氢硅油在1：(5-10)的重量比下可以形成交联网络，避免了硅胶基体在电流影响下的分层开裂。但是超过优选的重量比范围，可能会导致硅胶基体的电流击穿强度增大，通过电流经皮给药时，药量过大，皮肤不易吸收，在紧贴皮肤的表面出现红肿，过敏，破溃的问题，反而影响治疗效果。

优选的，所述含氢硅油的含氢量1-1.3wt％。

优选的，所述含氢硅油在25℃下粘度为20-30mm²/s。

优选的，所述导电粉粒选自银粉、铜粉、镍粉、铝粉、镍包碳粉、银包铝粉、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种的组合。

进一步优选的，所述导电粉粒包括银包铝粉与碳纳米管。所述碳纳米管与银包铝粉的重量比为1：(0.2-0.6)。

优选的，所述碳纳米管长度为0.5-1.5μm，直径为4-5nm。

优选的，所述碳纳米管为羧基化碳纳米管。

进一步优选的，所述碳纳米管为羧基化单壁碳纳米管。

申请人在实验过程中发现采用长度为0.5-1.5μm，直径为4-5nm的碳纳米管与银包铝粉协同作用，可以显著改善硅胶基体的导电率，猜测可能的原因是：碳纳米管的尖端具有纳米尺度的曲率半径，在较低的电压下即可发射出大量的电子，可以迁移到硅胶板的表面，利用电子同性相斥，异性相吸的原理，使中药中的药物离子，离子团，极性分子透过皮肤而进入人体，并且在硅胶板与皮肤的接触面上电压降可以促使皮肤形成新的孔道结构，减弱皮肤的屏障作用，从而使药物更易较大量的进入皮肤，进入血液或淋巴流，参与人体的循环，进而将药物带入病灶部位，达到良好的治疗效果。并且长度为0.5-1.5μm，直径为4-5nm的碳纳米管可以搭接硅胶基体的网络结构，形成导电网络，提高导电硅胶板的电导率。

但是导电硅胶板在接触皮肤后会产生一定的形变，造成硅胶大分子链段的迁移，从而引发碳纳米管的移动，破坏导电网络，采用重量比为1：(0.2-0.6)碳纳米管与银包铝粉的组合作为导电粉粒，可以在碳纳米管发生滑移后起到一定的补充作用，减少导电硅胶板与皮肤表面接触后导电性能的变化，维持电流传输稳定。

优选的，所述银包铝粉的平均颗粒大小为35-45μm。

优选的，所述硅烷偶联剂选自氨基硅氧烷、烯基硅氧烷、烷基硅氧烷、甲氧基硅氧烷等中的一种或几种的组合。

进一步优选的，所述硅烷偶联剂包括氨基硅氧烷。

优选的，所述氨基硅氧烷为3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。

进一步优选的，所述硅烷偶联剂与碳纳米管的重量比为1：(10-15)。

申请人在实验过程中发现采用3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷对羧基化碳纳米管进行改性，可以减少碳纳米管在硅胶基体中的团聚，提高碳纳米管在硅胶基体中的分散稳定性，电子传递阻力降低。猜测可能的原因是：经过3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷改性的碳纳米管的分子结构增大，分子与分子之间的空间位阻增加，使导电粉粒之间的斥力增大，团聚减少，有利于形成稳定传输的电流，适合中药物的定向导入。并且羧基化的碳纳米管在硅胶基体中形成的电子隧道势垒较低，电子可以更容易的从碳纳米管中发射出来，降低电子传输阻力。同时羧基化的碳纳米管有利于与硅胶基体中的羟基发生作用，进一步改善了电子在导电硅胶中的传输效果。

优选的，所述导电粉粒与聚硅氧烷的重量比为(10-45)：(40-80)。

申请人在实验过程中发现，导电粉粒与聚硅氧烷采用(10-45)：(40-80)的重量比可以维持合适的电流传输率，改善患者使用过程中皮肤与导电硅胶板的接触舒适度，猜测可能的原因是：在神经康复治疗仪中的导电硅胶板一般采用中低频段的电流刺激对中药物进行导向传输，导电粉粒与聚硅氧烷采用(10-45)：(40-80)的重量比恰好可以维持合适的电流传输率，当超出优选的重量比范围，传输的电流率较高，对中药物的导入速率较快，可能导致患者的表面皮肤出现红肿，过敏的现象，严重的甚至出现溃破，当低于优选的重量比范围，会导致传输效率过低，部分中药物离子不能进入皮肤通道被吸收，治疗效果显著下降。

优选的，所述导电硅胶板还包括以下原料：填料1-2份，固化剂0.1-1份。

优选的，所述填料的平均粒径为300-350目。

优选的，所述填料包括二氧化硅和钛白粉。所述二氧化硅和钛白粉的质量比为(1-2)：(1-2)。

优选的，所述二氧化硅的比表面积为145-175m²/g。

优选的，所述钛白粉的比表面积为14-30m²/g。

优选的，所述固化剂为室温硫化固化剂。

进一步优选的，所述导电硅胶板原料包括：按质量份计，聚硅氧烷40-80份，导电粉粒10-45份，硅烷偶联剂1-3份，填料1-2份，固化剂0.1-1份。

本发明的第二方面提供了一种导电硅胶板在神经康复治疗仪中的应用。

有益效果：

1)本发明提供了一种导电硅胶板及在神经康复治疗仪中的应用，通过限定导电硅胶板制备过程中采用的原料的种类和含量，使制备得到的导电硅胶板能够稳定的传输，具有较高的体电阻率，而且硬度、拉伸强度和撕裂强度佳等优点。

2)现有的导电硅胶板硬度较低，导电网络容易被破坏，无法充分满足电子元件制备的需要。本发明通过采用羟基的摩尔分数为6-12％，粘度为25℃下20-40mm²/s的二羟基聚二甲基硅氧烷与含氢硅油进行复配，提高硅胶基体的极性，增加硅胶基体与导电颗粒的连通导电性，使制备得到导电硅胶板应用在神经康复治疗仪上时，输出稳定规律的电场，防止由于电流传输不稳定，导致无法达到有效的治疗效果。

3)本发明还进一步研究发现采用重量比为1：(0.2-0.6)的碳纳米管与银包铝粉复配组成的导电粉粒，尤其是当所述碳纳米管长度为0.5-1.5μm，直径为4-5nm时有效改善了导电硅胶板与人体皮肤的接触效果，提高神经康复治疗仪对神经损伤细胞、运动损伤细胞、骨损伤的可复性。

4)除此之外，本发明还进一步限定了所述导电粉粒与聚硅氧烷的重量比为(10-45)：(40-80)，进一步控制体电阻率的大小，使得神经康复治疗仪维持合适的导电传输率，提高疾病的治愈率的同时改善患者使用过程中皮肤与导电硅胶板的接触舒适度。

具体实施方式

实施例

实施例1

一种导电硅胶板，包括以下原料：按质量份计，聚硅氧烷60份，导电粉粒26份，硅烷偶联剂2份，填料1.5份，固化剂0.5份。

所述聚硅氧烷包括羟基封端聚二甲基硅氧烷和含氢硅油。所述羟基封端聚二甲基硅氧烷和含氢硅油的质量比为1：7。

所述羟基封端聚二甲基硅氧烷为二羟基聚二甲基硅氧烷，羟基的摩尔分数为6-12％，在25℃下粘度为20-40mm²/s，购自湖北新四海化工股份有限公司，型号：107。

所述含氢硅油的含氢量1-1.3wt％，在25℃下粘度为20-30mm²/s，购自济南国邦化工有限公司，型号：202含氢硅油。

所述导电粉粒包括银包铝粉与碳纳米管。所述碳纳米管与银包铝粉的重量比为1：0.4。所述碳纳米管为羧基化单壁碳纳米管，长度为0.5-1.5μm，直径为4-5nm，购自江苏先丰纳米材料科技有限公司，型号：XFS27。

所述银包铝粉的平均颗粒大小为40μm，购自广州市银峰金属科技有限公司，型号：YF-AL620。

所述硅烷偶联剂包括3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。

所述填料的平均粒径为325目。所述填料包括二氧化硅和钛白粉。所述二氧化硅和钛白粉的质量比为1：1。所述二氧化硅的比表面积为145-175m²/g，购自德蓝化工，型号：DL6150。所述钛白粉的比表面积为14-30m²/g，购自北京特保防静电器材厂，型号：ECP-T。

所述固化剂为室温硫化固化剂，江阴万千化学品有限公司，型号：DTBP-99。

一种导电硅胶板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纳米管分散在甲醇，调节pH到5，然后加入硅烷偶联剂，在45℃条件下反应1.5h，经离心分散，洗涤干燥后得到改性后的碳纳米管；然后将聚硅氧烷，改性后的碳纳米管，银包铝粉，填料搅拌混合均匀，搅拌速率为80rpm/min，搅拌时间为30min，然后再加入固化剂搅拌混合均匀得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物进行真空脱泡；

(3)室温下固化，固化5.5h，即得。

实施例2

一种导电硅胶板，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述硅烷偶联剂与碳纳米管的重量比为1：10。

实施例3

一种导电硅胶板，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述原料：聚硅氧烷80份，导电粉粒45份，硅烷偶联剂3份，填料2份，固化剂1份。

对比例1

一种导电硅胶板，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述羟基封端聚二甲基硅氧烷替换为室温硫化硅橡胶HY629，购自深圳市红叶杰科技有限公司。

对比例2

一种导电硅胶板，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述碳纳米管与银包铝粉的重量比为1：0.08。

性能测试

1.电阻率：按照MIL-G-83538C进行测试；

2.硬度：按照ASTM D2240进行测试；

3.拉伸强度：按照ASTM D412进行测试；

4.撕裂强度：按照ISO 34-1C进行测试。

表1性能测试结果

Claims (6)

1.一种导电硅胶板，其特征在于，至少包括以下原料：聚硅氧烷、导电粉粒和硅烷偶联剂；其中所述导电粉粒和硅烷偶联剂的质量比为（10-45）：（1-3）；

所述聚硅氧烷为质量比为1：（5-10）的羟基封端聚二甲基硅氧烷和含氢硅油；

所述导电粉粒为重量比为1：（0.2-0.6）的碳纳米管与银包铝粉；

所述导电硅胶板以质量份计还包括以下原料：填料1-2份，固化剂0.1-1份。

2.根据权利要求1所述的一种导电硅胶板，其特征在于，所述羟基封端聚二甲基硅氧烷中羟基的摩尔分数为6-12%。

3.根据权利要求1所述的一种导电硅胶板，其特征在于，所述羟基封端聚二甲基硅氧烷在25℃下粘度为20-40mm²/s。

4.根据权利要求1所述的一种导电硅胶板，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自氨基硅氧烷、烯基硅氧烷、烷基硅氧烷、甲氧基硅氧烷等中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种导电硅胶板，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括氨基硅氧烷。

6.一种根据权利要求1所述的一种导电硅胶板的应用，其特征在于，所述导电硅胶板在神经康复治疗仪中的应用。