CN115960537B - 具备哑光效果的适合无溶剂涂覆工艺的导电液体硅橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备哑光效果的适合无溶剂涂覆工艺的导电液体硅橡胶，制备材料包括A组分和B组分，按重量份数计，A组分包括100份的乙烯基硅油、1‑10份的催化剂，B组分包括100份的液体硅橡胶基础胶料、10‑100份的无机微米填料、10‑50份的多壁碳纳米管膏、1‑10份含氢硅油、0.01‑0.1份抑制剂。本发明导电液体硅橡胶中引入无机微米填料和多壁碳纳米管膏复配使用，可使得导电硅胶布产品具有优良的哑光效果、力学性能和导电性能，且导电性能的稳定性，且手感爽滑，并无需增加喷涂手感油工序，生产效率高。本发明还提供一种导电液体硅橡胶的制备方法及该导电液体硅橡胶在导电硅胶布中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及功能型电磁防护材料技术领域，更具体地涉及一种具备哑光效果的适合无溶剂涂覆工艺的导电液体硅橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
随着科学技术和电子工业的高速发展，各种无线通信系统和高频电子元件数量得到快速增加，这些电子设备在工作运行时会向周围空间辐射大量不同波长频率的电磁波，从而导致电磁波干扰(EMI)。采用EMI屏蔽用的吸波材料是一种有效降低EMI的方法。目前，常用的电磁屏蔽材料有导电布、导电橡胶、导电硅胶、导电涂料等。其中，导电布可用于从事电子及电磁等高辐射工作的专业屏蔽工作服，屏蔽室专用屏蔽布，IT行业屏蔽件专用布，触屏手套以及电脑显示屏、复印机、手机等各种电子产品内需电磁屏蔽的位置。传统的导电布以纤维布经过处理后再通过电镀的工艺使其表面具有一层可导电的金属镀层，该导电布的导电性能比较高，但是手感往往较差，对于一些需要具有较好手感的应用领域来说具有一定的局限性。随着技术的发展，市场上出现了通过涂覆工艺制成的导电硅胶布，其具有硅胶的柔软性和韧性，但如果需要获得更好的手感，往往还需额外喷涂手感油才能实现，不但工艺复杂，而且产品均一性不理想，还会增加VOCs排放。
当前，生产导电硅胶布的导电硅胶材料通常是将液态硅橡胶填充大量的导电炭黑或者金属粉末获得，这种类型的导电硅胶布往往会因为大量的填料填充而使产品无法保持较好的物理机械性能，且炭黑类的导电填料在长期使用时存在脱碳的问题，最终会导致产品电阻率不稳定。中国专利CN110791103A公开了一种使用单壁碳纳米管制备的导电液体硅橡胶，解决了导电硅胶填充量高的问题，但单壁碳纳米管材料成本较高，是多壁碳纳米管价格的20倍以上，限制了该类技术的实际应用，且其未提及如何提高手感。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种导电液体硅橡胶，具有良好的哑光效果及手感爽滑。
本发明的目的之二是提供一种导电液体硅橡胶的制备方法，生产工艺简单。
本发明的目的之三是提供一种上述导电液体硅橡胶在导电硅胶布中的应用。
为了实现上述目的，本发明公开了一种导电液体硅橡胶，制备材料包括A组分和B组分，按重量份数计，
A组分包括：
100份乙烯基硅油；
1-10份催化剂，
B组分包括：
100份液体硅橡胶基础胶料；
10-100份无机微米填料；
10-50份多壁碳纳米管膏；
1-10份含氢硅油；
0.01-0.1份抑制剂。
较佳的，乙烯基硅油的粘度为200mPa.s-20000mPa.s，比如该粘度可为但不限于200mPa.s、300mPa.s、400mPa.s、500mPa.s、600mPa.s、700mPa.s、800mPa.s、1000mPa.s、2000mPa.s、3000mPa.s、4000mPa.s、5000mPa.s、6000mPa.s、7000mPa.s、8000mPa.s、9000mPa.s、10000mPa.s、15000mPa.s、20000mPa.s。优选地，乙烯基硅油的粘度为200mPa.s-2000mPa.s，更为优选地，乙烯基硅油的粘度为500mPa.s。
较佳的，催化剂选自卡斯特铂金催化剂，优选地，铂含量为3000ppm。
较佳的，催化剂含量为1-10份，比如该含量可为但不限于1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。优选地，催化剂含量为5-8份。
其中，液体硅橡胶基础胶料是制备液体硅橡胶的基础成分，可采用本领域现有的原料和工艺制备而成。优选地，将乙烯基硅油、白炭黑、六甲基硅氮烷和水，在50-90℃温度下冷炼混合均匀，再升温至120-180℃，抽真空热处理，抽真空结束后再加入乙烯基硅油进行稀释得到液体硅橡胶基础胶料。更优选地，按重量份数计，将10-40份的乙烯基硅油、10-25份的白炭黑、2-20份的六甲基硅氮烷和5-15份的水，在50-90℃温度下冷炼混合均匀，再升温至120-180℃，抽真空热处理，抽真空结束后再加入8份-20份的乙烯基硅油进行稀释得到液体硅橡胶基础胶料。
较佳的，液体硅橡胶基础胶料的硬度为0-90SHA，比如该硬度可为但不限于0SHA、10SHA、20SHA、30SHA、40SHA、50SHA、60SHA、70SHA、80SHA、90SHA。优选地，液体硅橡胶基础胶料的硬度为10-80SHA。更为优选地，液体硅橡胶基础胶料采用硬度为50SHA的液体硅橡胶基础胶料和硬度为30SHA的液体硅橡胶基础胶料的混合物。
较佳的，无机微米填料的含量为10-100份，比如该含量可为但不限于10份、20份、30份、40份、50份、60份、70份、80份、90份、100份。优选地，无机微米填料的含量为40-100份。
较佳的，无机微米填料选自硅微粉、碳酸钙、云母粉、三氧化二铝、碳酸钙、高岭土、钛白粉中的至少一种。优选采用硅微粉。进一步地，无机微米填料的粒径为5-500微米，比如该粒径可为5-200微米，100-300微米，250-500微米。
较佳的，多壁碳纳米管膏的含量为10-50份，比如该含量可为但不限于10份、20份、30份、40份、50份。优选地，多壁碳纳米管膏的含量为30-40份。
较佳的，将多壁碳纳米管与聚有机硅烷混合，搅拌，制得所述多壁碳纳米管膏。进一步地，将90-99份的多壁碳纳米管与1份-10份的聚有机硅烷混合，搅拌，制得所述多壁碳纳米管膏。更进一步地，多壁碳纳米管的长度优选5-60微米，外径优选8-30纳米。其中，聚有机硅烷优选为乙烯基硅油，优选地，乙烯基硅油的粘度为500mPa.s。
较佳的，含氢硅油的含量为1-10份，比如该含量可为但不限于1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。优选地，含氢硅油的含量为2-3份。
较佳的，含氢硅油中活性氢含量为0.1％-1.6％，比如该活性氢含量可为但不限于0.1％、0.25％、0.35％、0.55％、0.75％、0.95％、1.2％、1.4％、1.56％、1.6％。进一步地，含氢硅油采用活性氢含量为0.75％的含氢硅油和活性氢含量为1.56％的含氢硅油的混合物。
较佳的，抑制剂的含量为0.01-0.1份，比如该含量可为但不限于0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.10份。优选地，抑制剂的含量为0.03-0.06份。
较佳的，抑制剂选自乙炔基环己醇。
相应地，本发明还提供了一种导电液体硅橡胶的制备方法，包括步骤：
将乙烯基硅油和催化剂在行星搅拌机中搅拌分散，抽真空处理后得到A组份；
将液体硅橡胶基础胶料、无机微米填料、多壁碳纳米管膏、含氢硅油和抑制剂在行星搅拌机中以搅拌分散，抽真空脱泡后得到B组份；
然后将A组份和B组份按一定配比混合均匀，在110-140℃下固化，得到液体硅橡胶。
较佳的，A组份和B组份的重量比为1:40-60。优选地，A组份和B组份的重量比为1:50。
相应地，本发明还提供该导电液体硅橡胶在导电硅胶布中的应用。
本发明的有益效果有：
(1)本发明导电液体硅橡胶中引入无机微米填料和多壁碳纳米管膏复配使用，可使得导电硅胶布产品具有优良的哑光效果，且手感爽滑，并无需增加喷涂手感油工序，生产效率高，耐磨性好。此外，发明人发现单纯使用无机微米填料时，手感和哑光效果虽有提升，但效果不理想；而单独使用多壁碳纳米管膏时，其手感、哑光无明显变化；只有当无机微米填料和多壁碳纳米管膏同时使用时，手感和哑光效果才会有明显提升。
(2)半导电硅胶布产品的表面电阻率可根据多壁碳纳米管添加量在103-109Ω左右调节。
(3)导电液体硅橡胶的生产工序简单，流动性好，粘度可调控性高，无需溶剂，绿色环保。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种导电液体硅橡胶，制备材料包括A组分和B组分，A组份和B组份的重量比为1:50，按重量份数计，
A组分包括
乙烯基硅油100份，粘度为500mPa.s；
卡斯特铂金催化剂8份，铂含量为3000ppm，
B组分包括：
液体硅橡胶基础胶料100份，硬度为50SHA；
硅微粉50份；
多壁碳纳米管膏40份；
氢含量为0.75％的含氢硅油3份；
氢含量为1.56％的含氢硅油0.75份；
乙炔基环己醇0.05份。
采用上述材料制备导电液体硅橡胶，步骤包括：
(1)将乙烯基硅油和催化剂在行星搅拌机中搅拌分散60min，频率为35Hz，抽真空处理30min后得到A组份；
(2)将液体硅橡胶基础胶料、硅微粉、多壁碳纳米管膏、含氢硅油和乙炔基环己醇抑制剂在行星搅拌机中以25Hz频率搅拌3小时，抽真空脱泡30min后得到B组份；
(3)将A组份和B组份按1:50的配比混合均匀，在130℃下固化5min，得到2mm试片，即液体硅橡胶。
其中，多壁碳纳米管膏的制备如下：
将5份的多壁碳纳米管(卡博特SR1200)与95份500mPa.s的乙烯基硅油在行星搅拌机中以10HZ的频率搅拌30秒，再以20HZ频率搅拌1分钟，清缸后再继续搅拌30秒即可制得多壁碳纳米管膏。
液体硅橡胶基础胶料的制备如下：
按重量份数计，将20份500mPa.s的乙烯基硅油、10份的白炭黑、4份的六甲基硅氮烷和5份的水，在60℃温度下冷炼混合均匀，再升温至120℃，抽真空热处理，抽真空结束后再加入10份的乙烯基硅油进行稀释得到液体硅橡胶基础胶料。
实施例2
一种导电液体硅橡胶，制备材料包括A组分和B组分，A组份和B组份的重量比为1:50，按重量份数计，
A组分包括：
乙烯基硅油100份，粘度为500mPa.s；
卡斯特铂金催化剂8份，铂含量为3000ppm，
B组分包括：
液体硅橡胶基础胶料100份，硬度为50SHA；
碳酸钙粉80份；
多壁碳纳米管膏30份；
氢含量为0.75％的含氢硅油2.75份；
氢含量为1.56％的含氢硅油1份；
乙炔基环己醇0.05份。
其制备方法可参考实施例1，在此不进行具体阐述。
实施例3
一种导电液体硅橡胶，制备材料包括A组分和B组分，A组份和B组份的重量比为1:50，按重量份数计，
A组分包括：
乙烯基硅油100份，粘度为500mPa.s；
卡斯特铂金催化剂8份，铂含量为3000ppm，
B组分包括：
液体硅橡胶基础胶料50份，硬度为50SHA；
液体硅橡胶基础胶料50份，硬度为30SHA；
碳酸钙粉40份；
多壁碳纳米管膏40份；
氢含量为0.75％的含氢硅油3份；
氢含量为1.56％的含氢硅油0.75份；
乙炔基环己醇0.05份。
其余与实施例1相同，在此不进行具体阐述。
实施例4
实施例4与实施例3基本相同，不同在于：实施例4无机微米填料采用硅微粉，而实施例3无机微米填料采用碳酸钙粉，其余均相同，便不再阐述。
实施例5
一种导电液体硅橡胶，制备材料包括A组分和B组分，A组份和B组份的重量比为1:50，按重量份数计，
A组分包括：
乙烯基硅油100份，粘度为500mPa.s；
卡斯特铂金催化剂8份，铂含量为3000ppm，
B组分包括：
液体硅橡胶基础胶料30份，硬度为50SHA；
液体硅橡胶基础胶料70份，硬度为30SHA；
硅微粉70份；
多壁碳纳米管膏40份；
氢含量为0.75％的含氢硅油3份；
氢含量为1.56％的含氢硅油0.75份；
乙炔基环己醇0.05份。
其余与实施例1相同，在此不进行具体阐述。
实施例6
一种导电液体硅橡胶，制备材料包括A组分和B组分，A组份和B组份的重量比为1:50，按重量份数计，
A组分包括：
乙烯基硅油100份，粘度为500mPa.s；
卡斯特铂金催化剂8份，铂含量为3000ppm，
B组分包括：
液体硅橡胶基础胶料20份，硬度为50SHA；
液体硅橡胶基础胶料80份，硬度为30SHA；
硅微粉100份；
多壁碳纳米管膏40份；
氢含量为0.75％的含氢硅油3份；
氢含量为1.56％的含氢硅油0.75份；
乙炔基环己醇0.05份。
其余与实施例1相同，在此不进行具体阐述。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同在于，实施例1采用多壁碳纳米管膏，而对比例1采用多壁碳纳米管(卡博特SR1200)，其余与实施例1相同，在此不进行具体阐述。
对比例2
一种导电液体硅橡胶，制备材料包括A组分和B组分，A组份和B组份的重量比为1:50，按重量份数计，
A组分包括：
乙烯基硅油100份，粘度为500mPa.s；
卡斯特铂金催化剂8份，铂含量为3000ppm，
B组分包括：
液体硅橡胶基础胶料100份，硬度为50SHA；
多壁碳纳米管膏90份；
氢含量为0.75％的含氢硅油3份；
氢含量为1.56％的含氢硅油0.75份；
乙炔基环己醇0.05份。
其余与实施例1相同，在此不进行具体阐述。
对比例3
一种导电液体硅橡胶，制备材料包括A组分和B组分，A组份和B组份的重量比为1:50，按重量份数计，
A组分包括：
乙烯基硅油100份，粘度为500mPa.s；
卡斯特铂金催化剂8份，铂含量为3000ppm，
B组分包括：
液体硅橡胶基础胶料100份，硬度为50SHA；
硅微粉90份；
氢含量为0.75％的含氢硅油3份；
氢含量为1.56％的含氢硅油0.75份；
乙炔基环己醇0.05份。
其余与实施例1相同，在此不进行具体阐述。
对实施例1-6和对比例1-3制得的液体硅橡胶进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1测试结果
说明：(1)哑光效果从差到好依次为：亮面，半哑光，哑光。
(2)手感效果从差到好依次为：差，一般，较好，爽滑。
由表1可知，实施例1-6的产品具有良好的力学性能和导电性能，附着力测试也比较好，同时还具有较好的手感。
实施例1和对比例1的试验数据说明，较采用多壁碳纳米管膏而言，直接采用多壁碳纳米管卡博特SR1200，使得产品的力学性能相对较差，同时也影响产品的导电性能，这是因为多壁碳纳米管的分散性较差，同时使得B组分粘度较大，导致上述缺陷发生，而将多壁碳纳米管与低粘度的乙烯基硅油预混合，制作成多壁碳纳米管膏，再与基础胶料进行混合的工艺生产液体硅橡胶，由于多壁碳纳米管膏得到充分的分散，所得到的产品力学性能较好，导电性能也有所提高，同时能够改善液体硅橡胶与基底材料的粘结能力。
实施例1和对比例2-3的试验结果说明，单纯使用无机微米填料时，手感和哑光效果虽有提升，但效果不理想，尤其是导电性能较差；而单独使用多壁碳纳米管膏时，其手感、哑光无明显变化；只有当无机微米填料和多壁碳纳米管膏同时使用时，手感和哑光效果才会有明显提升。
其中，导电性能的稳定性是导电硅胶布一个重要的性能，通过对实施例6的产品进行双85试验，即温度和湿度均控制在85度，测试其在不同试验时间的表面电阻，结果见表2。从表2可知，试验时间达到4320小时(180天)的表面电阻率依然能保持原有水平，说明该产品导电性能的稳定性优异。
表2双85试验结果
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种导电液体硅橡胶，其特征在于，制备材料包括A组分和B组分，按重量份数计，
A组分包括：
乙烯基硅油 100份；
催化剂1-10份，
B组分包括：
液体硅橡胶基础胶料 100份；
无机微米填料10-100份；
多壁碳纳米管膏10-50份；
含氢硅油1-10份；
抑制剂0.01-0.1份，
所述液体硅橡胶基础胶料包括乙烯基硅油、白炭黑、六甲基硅氮烷和水，将多壁碳纳米管与聚有机硅烷混合，搅拌，制得所述多壁碳纳米管膏；
所述无机微米填料选自硅微粉、碳酸钙、云母粉、三氧化二铝、高岭土、钛白粉中的至少一种。
2.如权利要求1所述的导电液体硅橡胶，其特征在于，所述聚有机硅烷为乙烯基硅油。
3.如权利要求1所述的导电液体硅橡胶，其特征在于，A组分和B组分的重量比为1:40-60。
4.如权利要求1所述的导电液体硅橡胶，其特征在于，所述含氢硅油中活性氢含量为0.1%-1.6%。
5.如权利要求4所述的导电液体硅橡胶，其特征在于，所述含氢硅油采用活性氢含量为0.75%的含氢硅油和活性氢含量为1.56%的含氢硅油的混合物。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的导电液体硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括步骤：
（1）将乙烯基硅油和催化剂在行星搅拌机中搅拌分散，抽真空处理后得到A组分；
（2）将液体硅橡胶基础胶料、无机微米填料、多壁碳纳米管膏、含氢硅油和抑制剂在行星搅拌机中以搅拌分散，抽真空脱泡后得到B组分；
（3）将A组分和B组分按一定配比混合均匀，在110-140℃下固化，得到液体硅橡胶。
7.如权利要求6所述的导电液体硅橡胶的制备方法，其特征在于，将乙烯基硅油、白炭黑、六甲基硅氮烷和水，在50-90℃下冷炼混合均匀，再升温至120-180℃，抽真空热处理，抽真空结束后再加入乙烯基硅油进行稀释得到所述液体硅橡胶基础胶料。
8.一种如权利要求1-5任意一项所述的导电液体硅橡胶在导电硅胶布中的应用。
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