[发明专利]一种橡胶/乙炔炭黑导电材料及其制法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及导电复合材料技术领域，具体是涉及基于激光打印机充电辊/显影辊的橡胶/乙炔炭黑导电材料的制备方法与性能。

背景技术

  一般橡胶本质上是绝缘体，体积电阻大于10¹⁴Ω左右，但橡胶在塑炼、压延或者涂胶等过程中容易产生静电。而这产生的静电可能会影响到整个仪器的使用，甚至某些橡胶制品在使用中因摩擦带电会产生电火花而引起火灾或爆炸。因此，使用能够给予导电性的导电橡胶制品可以解决橡胶带静电的影响。导电橡胶是填充型导电高分子材料中的一大类。它主要是将导电性材料与橡胶混合，从而赋予橡胶一定的导电性。随着导电性和其他性能的改善，导电橡胶以各种形式应用于电子工业中，如高压电缆的被覆材料，电磁屏蔽材料和电极材料等。与金属导体相比，导电橡胶柔软，耐腐蚀，低密度，高弹性，可选择的电导率范围宽，加工性好，价格比较便宜，因此得到广泛使用。按复合材料的导电性能分类：可分为半导电性材料（ρv>10⁷Ω·cm），防静电材料（ρv=10⁴—10⁷Ω·cm），导电材料（ρv<10⁴Ω·cm），高导电性材料（ρv=10^-3—10^-4Ω·cm）等。本发明主要研究的是抗静电橡胶，ρv 在10⁴—10⁷Ω·cm的导电橡胶适合作为抗静电材料，其主体材料主要为NR, NBR, EPDM 和MVQ 等。抗静电性橡胶制品主要有抗静电输送带、IC 贮存箱、复印和纺织用胶辊以及抗静电胶板、胶条和鞋底等。

通常的导电橡胶是以橡胶作为基体加入导电填料使复合物获得导电功能。导电填料指的是自身具有导电功能的物质, 常用的如导电炭黑、炭纤维、金属填料，还有最新研究的采用结构型(本征型)导电高聚物作为导电填料。导电炭黑由于具有价格低,相对易加工,导电性能稳定,同时对橡胶有补强作用,能提高橡胶制品的耐磨等优异性能,因而是目前运用的最多,也是最成功的一种导电填料。本发明采用的乙炔炭黑是导电炭黑的一个品种，乙炔炭黑由于平均粒径小，比表面积大，结构性高，相比于一般的导电炭黑具有优异的导电性能,因而在导电橡胶中应用广泛。

激光打印机的核心部件是显影辊和充电辊，显影辊和充电辊工作时与纸张、油墨间会产生静电，静电的堆积会影响打印效果和使用寿命，因此胶辊需要有抗静电的功能，才能保证机器正常运行。影响胶辊导电能力的因素很多，用于显影辊/充电辊的导电橡胶主体材料和导电填料的研究和选择十分重要。目前用于胶辊的橡胶材料主要是氯醚橡胶，氯醚橡胶具有价格昂贵，加工温度高，加工困难等缺点，而且主要由日本控制，国内在橡胶充电辊和显影辊方面，均无自主知识产权技术和生产能力。因此研究具有价格优势，且具有自主知识产权，适合显影辊和充电辊的天然橡胶、丁腈橡胶为基材的导电橡胶配方，能够降低激光打印机的成本，对我国激光打印机产业的发展具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种橡胶/乙炔炭黑导电材料，通过改性剂的作用，不仅减少了乙炔炭黑的使用量，而且使导电复合材料导电性能稳定，且能有效防止喷霜现象的发生；解决了现有技术中存在的喷霜问题。

本发明采用机械混炼的方法实现乙炔炭黑粒子在复合材料内部的分散，以达到形成完善的导电网络结构的目的，该方法有工艺简单、成本低、能利用现有橡胶加工工艺和设备进行等优点，分散相通常为乙炔炭黑粒子或者乙炔炭黑粒子聚集体，为物理作用。

本发明的一个目的在于针对已有技术存在的缺点，提供一种用于激光打印机显影辊和充电辊的橡胶/乙炔炭黑导电复合材料。

本发明的另外一个目的是在于提供该复合材料的制备方法，该方法将机械混炼与化学表面改性相结合，既能发挥机械混炼法工艺简单、成本低、易实施等优点，又使乙炔炭黑粒子经过表面改性之后，粒子分散更加均匀，降低团聚现象，从而改善了乙炔炭黑粒子形成的导电网络结构，进一步稳定导电复合材料的导电性能。

为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种橡胶/乙炔炭黑导电材料，以重量份计，组分包括：

橡胶                         100

乙炔炭黑                   2～20

改性剂                   0～10

硫化剂                   0.5～5；

以及橡胶配合剂；

所述橡胶为天然橡胶、合成橡胶或并用胶；