[发明专利]液态金属在制备导电橡胶中的应用以及可导电弹性变形硫化橡胶

说明书

技术领域

本发明属于液态金属的应用领域，具体涉及液态金属在制备导电橡胶中的应用；同时涉及以液态金属及硫化橡胶为主要原料制备而成的可导电弹性变形硫化橡胶。

背景技术

随着全球工业的日趋发展，橡胶行业也进入高速发展的阶段，全球对橡胶的需求量极其庞大，尤其是某些特定的军事和商业领域，对具有导电性能的橡胶具有特殊的需求。

迄今常见的导电橡胶是将玻璃镀银、铝镀银、银等导电颗粒均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触，达到良好的导电性能。由于现有技术中多采用银、镍等金属作为原料制备导电橡胶，成本极高；且制备过程中涉及高压等条件，工艺极其复杂而严苛，阻碍其广泛应用。

目前，亟需开发一种成本较低且制备工艺简单的导电橡胶，以满足工业化需求。

发明内容

本发明的目的是弥补现有技术的缺陷，将液态金属应用于橡胶领域，从而提供综合性能优异的可导电橡胶。

本发明提供的方案具体为：在制备所述导电橡胶的原料中，添加10～30％的液态金属；所述液态金属为镓的二元或/和三元合金。

本发明通过大量实验发现，将镓的二元或/和三元合金应用于橡胶，可在不影响橡胶本身固有性能的前提下使其具有良好导电性。为了进一步提高所得导电橡胶的综合性能，本发明优选所述液态金属为 镓铟二元合金或/和镓铟锡三元合金。对所述合金中各个金属的含量进行调整后，可提高其与橡胶的协同作用，使所得产品获得优异的导电性、弹性等综合效果。

所述镓铟二元合金中，镓的质量百分比为20～90％，其余为铟；优选镓的质量百分比为30～90％，其余为铟。本发明进一步优选镓的质量百分比为80～90％，其余为铟；更优选镓的质量百分比为85％，其余为铟。

所述镓铟锡三元合金中，优选镓的质量百分比为50～80％，铟的质量百分比为10～40％，其余为锡；或，优选镓的质量百分比为20～80％，铟的质量百分比为5～20％，其余为锡。本发明进一步优选镓的质量百分比为75～85％，铟的质量百分比为10～15％，其余为锡。

本发明进一步发现，若液态金属的添加量偏大，会导致橡胶材料的弹性下降，难以变形且易折断；若液态金属的添加量较小，则难以使橡胶材料获得良好的导电性或导电性不均匀，难以进行实际工业化应用；本发明将镓的二元或/和三元合金以10～30％的比例添加到原料中后，所得到的橡胶材料可以使所得橡胶材料兼具良好的导电性和弹性变形性。

上述橡胶优选为硫化橡胶。本发明所述硫化橡胶是指经硫化处理后的橡胶。所述硫化处理为本领域的常规方法，本发明不做特殊限定。

本发明进一步提供一种可导电的弹性变形硫化橡胶材料。硫化橡胶是指经硫化处理后的橡胶，具有不变黏，不易折断等特质，橡胶制品大都用这种橡胶制成。由于普通硫化橡胶为绝缘体，自身并不具备导电能力，本发明通过引入液态金属，使得所得橡胶材料具备一定的导电能力，从而满足工业需求。

具体而言，本发明提供的可导电弹性变形硫化橡胶的结构示意图如图1所示，其以包含液态金属和硫化橡胶的原料制备而成；所述原料中，液态金属的质量百分比为10～30％。本发明所述液态金属 为镓的二元或/和三元合金，优选为镓铟二元合金或/和镓铟锡三元合金。

所述镓铟二元合金中，镓的质量百分比为20～90％，其余为铟；优选镓的质量百分比为30～90％，其余为铟。本发明进一步优选镓的质量百分比为80～90％，其余为铟；更优选镓的质量百分比为85％，其余为铟。

所述镓铟锡三元合金中，优选镓的质量百分比为50～80％，铟的质量百分比为10～40％，其余为锡；或，优选镓的质量百分比为20～80％，铟的质量百分比为5～20％，其余为锡。本发明进一步优选镓的质量百分比为75～85％，铟的质量百分比为10～15％，其余为锡。

本发明所述硫化橡胶为工业常见的硫化橡胶材料。本发明所述硫化橡胶优选为经硫化处理的天然橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶中的一种或者几种的混合物；优选为经硫化处理的天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶或丁苯橡胶。

作为本发明的一种具体方案，所述可导电弹性变形硫化橡胶以包含如下重量份的成分为原料制备而成：经硫化处理的丁腈橡胶80～90份，液态金属镓铟合金10～20份；所述液态金属镓铟合金中，镓的质量百分比为80～90％，其余为铟。