[发明专利]聚合物组合物

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种聚合物组合物，尤其涉及一种弹性体导电聚合物组合物，该组合物受到由机械能、热能、电场或磁场引起的变形力(如压缩力、拉伸力或定向作用)时呈现出大范围的动态电阻变化并有各向同性的电性能。

背景技术

传统的通、断电流的器件是机械式的，这种器件本身有许多缺点，例如，会产生显著的瞬态电流，如在开启开关时产生的火花。

因此已经认识到需要一种固态的、能克服上述这些缺点、能直接地荷载电流并能在零瞬态电流或最小瞬态电流下操作的非机械式开关。

本发明概述

根据本发明提供了一种聚合物组合物，该组合物的特征在于：该组合物是可从静态弹性地变形的，并包含至少一种分散在非导电弹性体中并被其包裹的导电填料，该填料的性质和浓度应使该组合物的电阻率会随所受变形力而变化，直到降低至大体上等于填料的导体桥的电阻率，该组合物还包含一种在变形力消除时会加速该组合物弹性回复至其静态的改性剂。

既能荷载大电流，又能在受到压缩力或拉伸力或定向作用时会随电性能变化而显示出大范围的动态电阻变化的这样一种组合物，是能在作用力消除时完全回复到静态的。该循环过程可以重复许多次，而这种性能不会变坏。当该组合物受到作用力时也会呈现出压电性质，在开始或完全导电前卸除应力或稍加应力时还能保持电荷。该聚合物组合物是由粉末态金属元素或它们的导电的已还原氧化物，它们或是单独地或是以复合形态，在可控的混合条件下与弹性体包裹剂相混合而制得的。

这类导电材料尤其可选自钛、钽、锆、钒、铌、铪、铝、硅、锡、铬、钼、钨、铅、锰、铍、铁、钴、镍、铂、钯、锇、铱、铼、锝、铑、钌、金、银、镉、铜、锌、锗、砷、锑、铋、硼、钪以及镧系和锕系金属以及至少一种导电剂。或者，导电填料可以是处于非氧化态的元素。另一种导电介质可以是载持在粉状、颗粒状、纤维状或其它形态的载体芯上的一层导电元素或氧化物。该氧化物可以是包含一种含氧化合物烧结粉末的混合物。

包裹剂弹性体应具有下列通性：

i)低表面能，一般为15-50达因/厘米，尤其是22-30达因/厘米；

ii)硬化弹性体的润湿表面能高于其未固化的液态；

iii)低的旋转能(接近于零)，有极高的柔顺性；

iv)对填料微粒及与该复合物可能发生粘合的电接触点有优良的压敏粘合性，即在时间跨度可比于粘合时间(几分之一秒)条件下具有高的粘性与弹性性能比；

v)在摩擦起电系统中是高正电荷载体(反过来说，在它的表面不会荷载负电荷)；

vi)化学惰性、阻燃的、并能有效地作为阻挡氧气和空气进入的阻隔层。

通常(但不是全部)以聚二甲基硅氧烷为主要成分及含离去基团、交联剂和固化系统的聚硅氧烷弹性体符合上述所有性能标准，这些离去基团、交联剂和固化系统主要为：离去基团            交联剂                        固化系统HOC(O)CH₃         CH₃Si[OC(O)CH₃]₃           乙酸HOCH₃             CH₃Si(OCH₃)₃               乙醇HONC(CH₃)(C₂H₅) CH₃Si[ONC(CH₃)C₂H₅]₃    肟CH₃C(O)CH₃       CH₃Si[OC(CH₂)CH₃]₃        丙酮HN(CH₃)C(O)C₆H₅ CH₃Si[N(CH₃)C(O)C₆H₅]₃   苯甲酰胺