[发明专利]导电橡胶组合物、导电橡胶及其制备方法

说明书

本发明提供一种导电橡胶组合物、导电橡胶及其制备方法。本发明的导电橡胶组合物，包括如下重量份的组分：橡胶基体100份，碳纳米管5‑30份，硅烷偶联剂1‑10份，软化剂1‑10份，分散剂1‑20份和硫化剂1‑10份。本发明的导电橡胶采用上述导电橡胶组合物制得，该导电橡胶的体积电阻率<1.5Ω·cm，拉伸强度≥3.0MPa，扯断伸长率≥200％，具有优异的电学性能和机械性能。

技术领域

本发明涉及一种导电橡胶，具体涉及一种导电橡胶组合物、导电橡胶及其制备方法。

背景技术

导电橡胶是将导电颗粒均匀分布在硅橡胶中，并且通过压力使导电颗粒接触，从而达到良好的导电性能。导电橡胶主要用于满足屏蔽电磁辐射、防尘、防水等环境密封，可广泛应用于网络通讯设备、汽车、新能源、消费电子、航空航天等相关领域。

现有的填充型导电橡胶是向硅橡胶、氟硅橡胶等基材中加入导电填料、交联剂等混炼、硫化而成。导电填料基本分为两类，一类为金属粉类，例如银粉、镍粉、铝镀银及镍包石墨粉等，其能够使导电橡胶的体积电阻率达到0.5Ω·cm以下；另一类主要为导电石墨或导电炭黑，其体积电阻率较大，通常在2.0Ω·cm以上。

以金属粉类作为导电填料的导电橡胶导电率高，屏蔽效果好，一般在60dB以上，然而价格昂贵，重量重，在应用于大尺寸产品及航空航天领域时的局限性大；含碳系填料的导电橡胶导电率较低，屏蔽能力通常在40dB左右，在为了获得更高的导电性能而加大充填量时，硫化橡胶的机械性能变差，导致延伸率低于150％，且压缩形变超过35％。

目前，含碳系填料的导电橡胶的充填量通常大于35％(即每100份橡胶基体充填35份以上碳系填料)；其中，以竹炭作为导电填料的导电橡胶体积电阻率通常在0.7Ω·cm左右，拉伸强度为1.1MPa左右，扯断伸长率为130％左右；以石墨作为导电填料的导电橡胶体积电阻率通常在6Ω·cm左右，拉伸强度仅为0.20MPa左右，扯断伸长率仅为30％左右；而以导电炭黑作为导电填料的导电橡胶体积电阻率通常在6Ω·cm左右，拉伸强度仅为0.20MPa左右，扯断伸长率仅为30％左右。

碳纳米管是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管状壳层结构，具有长径比大、强度和模量高、韧性好、密度低等优势，且兼具特殊的电学性质。碳纳米管作为填充物能够显著提高橡胶的电学性能，然而存在以下问题：1)碳纳米管化学活性低，在用于制备导电橡胶时难与橡胶基体形成有效的界面结合；2)碳纳米管的管径小、表面能大，极易产生缠绕团聚，仅依靠橡胶基体传递的剪切力，难以在橡胶基体中形成均匀分布。

上述问题导致以碳纳米管作为导电填料制备导电橡胶时无法同时获得良好的导电性能和机械性能，从而限制了碳纳米管中导电橡胶中的实际应用。因此，如何克服上述问题，成为亟待解决的难题。

发明内容

本发明提供一种导电橡胶组合物、导电橡胶及其制备方法，利用该导电橡胶组合物制备的导电橡胶同时具有良好的导电性能和机械性能。

本发明提供一种导电橡胶组合物，包括如下重量份的组分：橡胶基体100份，碳纳米管5-30份，硅烷偶联剂1-10份，软化剂1-10份，分散剂1-20份和硫化剂1-10份。

本发明对橡胶基体不作严格限制，可以为本领域常规的硅橡胶、氟硅橡胶等橡胶基体。具体地，所述橡胶基体可以选自甲基乙烯基硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、睛硅橡胶和氟硅橡胶中的至少一种，例如甲基乙烯基硅橡胶。

在本发明中，碳纳米管主要作为导电填料，对其不作严格限制，可以通过普通市购获得。碳纳米管的重量份进一步为15-25份，更进一步为20-25份。