研究了不同導(dǎo)電填料對(duì)硅橡膠導(dǎo)電性能及加工性能的影響。結(jié)果表明，使用乙炔炭黑和導(dǎo)電填料G可制得體積電阻率分別為0.38～0.48 Ω.cm和0.0266 Ω．cm，綜合性能優(yōu)異的導(dǎo)電硅橡膠。

　　關(guān)鍵詞　硅橡膠　導(dǎo)電　填料　銀　炭黑
Conductive and Outstanding Conductive Silicone Rubber

Mao Bin，Zhang Fei，Chen Sanyao，Huang Wei

(Nantong San Teh Xing Electronic Ind.Co.Ltd.,Nantong 226009)

　　Abstract
　　The conductive and processing properties of silicone rubber filled with different conductive powder were investigated.The results showed that the conductive silicone rubber with bulk resistivity being respectively 0.38～0.48 Ω.cm and 0.0266 Ω.cm were made from acetylene carbon black and conductive powder G.

　　Keywords　silicone rubbr　conductive　carbon black　silver

　　硅橡膠配合導(dǎo)電炭黑、金屬粉末及其它經(jīng)導(dǎo)電材料處理的粉末可制得具有導(dǎo)電、耐高低溫、耐老化、易加工等優(yōu)良性能的導(dǎo)電硅橡膠，用于制造計(jì)算器鍵盤、電話、遙控器、移動(dòng)電話按鍵等的導(dǎo)電接觸片﹝1﹞。隨著科學(xué)技朮的發(fā)展，用戶對(duì)產(chǎn)品性能的要求越來越高﹔為了滿足客戶對(duì)低電阻產(chǎn)品的需要，我們通過改進(jìn)加工工藝、重新對(duì)原材料進(jìn)行篩選，在原導(dǎo)電橡膠(體積電阻率＞2 Ω.cm)的基礎(chǔ)上制備出高導(dǎo)電硅橡膠(體積電阻率＜0.05　Ω.cm)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1　原材料
　　基膠：甲基乙烯基硅橡膠，乙烯基摩爾分?jǐn)?shù)為0.05%～0.15%，日本進(jìn)口。

　　導(dǎo)電填料：乙炔炭黑1，國(guó)產(chǎn)﹔乙炔炭黑2，CABOT公司﹔超導(dǎo)炭黑BP2000，CABOT公司﹔銀(Ag)，純度99.9%，200目，上海化學(xué)試劑公司﹔高導(dǎo)電粉末G，自備。

　　硫化劑：過氧化二異丙苯(DCP)：純度99%，江蘇海安東洋化工廠﹔2，5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷(DBPMH)：含量大于85%，江蘇句容先鋒化工有限公司。

　　助交聯(lián)劑：多乙烯基硅橡膠，乙烯基摩爾分?jǐn)?shù)為1%～3%，日本進(jìn)口﹔三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC)，合肥化工研究所,雙二四。

1.2　試驗(yàn)方法

1.2.1　混煉
　　按一定比例(見表2)將基膠、導(dǎo)電填料、硫化劑，助交聯(lián)劑等進(jìn)行混煉加工后得片狀膠料。填充料不同采用的混煉設(shè)備不同：填料為炭黑時(shí)，用密煉機(jī)密煉后過濾，再經(jīng)開煉機(jī)出片﹔填充料為高導(dǎo)電粉末G及Ag時(shí)，用開煉機(jī)混煉后出片。

1.2.2　硫化
　　采用壓力為100～150 t的平板硫化機(jī)。
　　一段硫化：175 ℃±5 ℃×300 s﹔
　　二段硫化：200 ℃×4 h。

1.2.3　制備導(dǎo)電粒子
　　以直徑為3 mm的沖片機(jī)沖片制成樣品。其中：填充劑為炭黑，制成直徑為3 mm、厚度為0.7 mm的圓形粒子﹔雙二五 填充劑為高導(dǎo)電粉未G，制成直徑為3mm、厚度為0.55 mm的圓形粒子。

1.3　電阻測(cè)試
　　使用FLUKE－77數(shù)字萬(wàn)用表。
　　方法：施加壓力200 g，讀出電阻R，按下式計(jì)算體積電阻率：
ρv＝RA/d

　　式中，ρv為體積電阻率，Ω.cm﹔R為電阻，Ω﹔A為試樣橫截面積，cm2﹔d為試樣厚度，cm。

2　結(jié)果與討論
2.1　導(dǎo)電機(jī)理及導(dǎo)電填料的比較
　　復(fù)合型高聚物的導(dǎo)電機(jī)理主要有導(dǎo)電顆料接觸導(dǎo)電理論及隧道效應(yīng)。高導(dǎo)電性硅橡膠的導(dǎo)電機(jī)理更傾向于前者：當(dāng)導(dǎo)電粒子的加入量很少時(shí)，導(dǎo)電粒子被橡膠分開呈絕緣性﹔導(dǎo)電粒子加入量漸漸增大時(shí)，顆粒間的距離縮短，部分相互接觸出現(xiàn)導(dǎo)電性﹔當(dāng)用量增大到一定程度時(shí)，表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性，此為導(dǎo)電粒子相互接觸形成通路的結(jié)果﹝2﹞。導(dǎo)電填料各有優(yōu)劣：用貴金屬可獲導(dǎo)電性優(yōu)異的材料﹔但會(huì)大大增加制品成本，且金屬粒子在聚合物中的遷移會(huì)使表層導(dǎo)電率下降，造成材料導(dǎo)電性不穩(wěn)定。使用一般金屬(如銅)會(huì)克服上述一些局限性，但會(huì)因其表面氧化而使電阻增大﹔石墨的加入對(duì)整個(gè)體系粘度影響較小，然而，其結(jié)構(gòu)決定了要獲得同等程度的導(dǎo)電性其加入量需遠(yuǎn)大于炭黑，其結(jié)果必然會(huì)影響聚合物的物理性能。對(duì)于導(dǎo)電性要求不太高(如抗靜電性)的場(chǎng)合，炭黑是增加硅橡膠導(dǎo)電性較完美的填充劑。一方面它具有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，同時(shí)，也提供導(dǎo)電性﹔但其加工較困難、勞動(dòng)環(huán)境惡劣，且不能滿足低電阻、高導(dǎo)電材料的要求。高導(dǎo)電粉末G能提供更高的導(dǎo)電性、且加工性能和制品的物理性能良好。

2.2　不同導(dǎo)電填料性能的比較

　　不同導(dǎo)電填料的物理性能見表1。

表1　不同導(dǎo)電填料的性能比較

 

 

	乙炔炭黑1	乙炔炭黑2	BP2000	G
粒徑／μm		0.014	0.012	2～12
比表面積 /m2.g－1	243	560	1475
吸油值/ mL.(100g)－1	120	82	330
相對(duì)密度	1.8	1.8	1.8	2.63

　　對(duì)炭黑來講，粒徑越大，吸油值越低，越易分散，但導(dǎo)電性差﹔高比表面積炭黑導(dǎo)電性高，但可加入量少，導(dǎo)電性亦難以提高。

　　以不同導(dǎo)電填料設(shè)計(jì)導(dǎo)電硅橡膠配方，其硫化后的導(dǎo)電性能見表2。

     表2　不同導(dǎo)電填料對(duì)導(dǎo)電硅橡膠導(dǎo)電性能的影響

 

配方	1	2	3	4	5
硅橡膠	100	100	100	100	100
乙炔炭黑1	70		70
乙炔炭黑2		50～60
BP2000			10
高導(dǎo)電粉末G				130～230
Ag					150
結(jié)構(gòu)控制劑		6	6
DCP	硫化	不硫化	不硫化
DBPMH	易硫化	較難硫化	難硫化	硫化	硫化
導(dǎo)電膠體積 電阻率／Ω.cm	0.95～1.9	0.38～0.48	＜0.29	0.0266	0.0190

　　表2表明，炭黑2、BP2000的加入會(huì)延緩硅橡膠的硫化，甚至使常用硫化劑如DCP失效。例如，炭黑2用量為基膠的10%時(shí)，DCP用量達(dá)1.5%也不能使膠料硫化。用高導(dǎo)電粉末G及Ag填充的導(dǎo)電硅橡膠的體積電阻率比炭黑填充的低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。