[发明专利]一种高强度导电橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合型导电聚合物材料制备的技术领域，特别涉及一种高强度导电橡胶及其制备方法。

背景技术

复合型导电聚合物材料在光电子器件、能源、自控发热元件已经抗静电等领域有广泛应用。通常的导电型聚合物是将炭黑、石墨或金属粉等导电填料加入到单相或者多相聚合物中制备出一种具有导电功能的聚合物基复合材料。随着导电填料的增加，聚合物复合材料将发生从绝缘体向导体的转变，即逾渗现象。为了获得更高的电导率，通常要在聚合物基体中加入高体积份数的填料，如填充的聚合物一般需加5％～20％体积分数的填料。由此不但造成复合材料在生产过程中加工流动性变差，而且导致复合材料力学性能下降，生产成本增加。

以橡胶为基材，加入导电填料制备的复合型导电材料具有耐高温、耐老化、成型加工性和导电性好的特点，适于制造形状复杂、结构细小的导电橡胶制品，可用于制造计算机、移动电话和键盘等设备的导电接触点，体积电阻率在1Ω·cm以下的高导电硅橡胶还可用于航空航天、舰船等的密封系统中，实现电子电气设备与环境调和、共存的电磁兼容环境，同时避免重要信息泄露。常用的导电填料主要有炭黑、石墨、碳纳米管等碳系材料及金、银、镍等金属粉体。填充金属粉体虽能获得极佳的导电性能，但存在成本高、材料密度大等缺点；碳系填料的密度较小，但导电性能有限，一般适合制备体积电阻率在1Ω·cm以上的普通导电橡胶。随着镀金属技术的发展，近年来开发出镀银玻璃微珠、镀银铜粉、镀镍石墨等复合型导电填料。其中镀镍石墨因其密度小、导电性好和耐老化等特点引起了较大关注，但是，粉体类导电填料对基体的增强效果有限(大部分粉体填料导电橡胶强度在1.5MPa左右)不能满足高强度性能的要求。因此寻找一种合适的导电填料，研发兼具高强度和高导电性能的橡胶至关重要。碳纤维具有高的比强度、比模量、疲劳强度和耐高温等优异性能，在航空航天、医疗、化工等领域已具有广泛应用。镀镍碳纤维除了具有碳纤维的众多优势之外还具备高的导电性能，作为橡胶的导电填料，可同时满足橡胶低密度、高强度、高导电性的要求，用以制备新型高强度高导电橡胶。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种高强度导电橡胶及其制备方法，本发明制得的橡胶材料具备优异的导电性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高强度导电橡胶，按重量分数计，由以下原料组成：丁腈橡胶45-60份、羧基丁腈橡胶45-60份、镀金属镍碳纤维3-5份、硫化剂5-8份、硅烷偶联剂15-20份、羟基硅油10-15份、白炭黑15-20份、羧甲基纤维素钠0.5-0.8份。

优选的，一种高强度导电橡胶，按重量分数计，由以下原料组成：丁腈橡胶45份、羧基丁腈橡胶60份、镀金属镍碳纤维3份、硫化剂8份、硅烷偶联剂15份、羟基硅油15份、白炭黑15份、羧甲基纤维素钠0.8份。

优选的，一种高强度导电橡胶，按重量分数计，由以下原料组成：丁腈橡胶60份、羧基丁腈橡胶45份、镀金属镍碳纤维5份、硫化剂5份、硅烷偶联剂20份、羟基硅油10份、白炭黑20份、羧甲基纤维素钠0.5份。

优选的，一种高强度导电橡胶，按重量分数计，由以下原料组成：丁腈橡胶50份、羧基丁腈橡胶50份、镀金属镍碳纤维4份、硫化剂6份、硅烷偶联剂16份、羟基硅油12份、白炭黑18份、羧甲基纤维素钠0.6份。

本发明还提供一种高强度导电橡胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：镀金属镍碳纤维、丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶、硅烷偶联剂、羟基硅油、白炭黑和羧甲基纤维素钠混合均匀，加入硫化剂溶解分散完全；

步骤2：将步骤1得到的混合溶液采用真空旋转蒸发仪在50-65℃下蒸发掉大部分水分，使之成为粘稠状物质，然后倒出成膜并在50-65℃下干燥脱水，得到预成型的符合材料膜片；

步骤3：将得到的预成型的复合材料膜片先在150-180℃下硫化30-60分钟，之后在160-200℃下热压1-3小时，压力位1-10Mpa，得到高强度导电橡胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明通过采用低密度、高强度导电纤维作为导电填料，得到了低密度、高强度、高导电性的导电橡胶，采用该技术合成的导电橡胶的力学性能优于粉末状填料的导电橡胶。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种高强度导电橡胶的制备，包括以下步骤：