專利名稱：導電彈性體組合物，導電性輥筒和導電性帶體的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及導電彈性體組合物，導電性輥筒和導電性帶體。更特別地，由導電彈性體組合物構(gòu)成的導電性輥筒和導電性帶體有效地用作復印機、打印機的注墨輥、顯影輥、調(diào)色劑供給輥、轉(zhuǎn)印輥、傳料帶，以及實現(xiàn)低電阻和高性能等。
由含有導電性填充劑的導電彈性體組合物構(gòu)成的導電性輥筒和導電性帶體具有的問題是它的電阻值存在著變化，也就是，導電性輥筒和導電性帶體不具有固定的電阻值。在使用炭黑作為導電性填充劑時，炭黑的添加量和導電彈性體的體積電阻率之間沒有穩(wěn)定的相互關系，而存在一區(qū)域，其中，添加量的輕微變化會導致導電性輥筒或類似物的電阻值的劇烈變化。因此難以控制電阻。另外，電阻值還取決于外加電壓。
因為很難將導電性填充劑均一的分散在彈性體中，所以導電性輥筒或?qū)щ娦詭w的圓周方向和橫向上的電阻值不同。即使大的電阻值變化被減小，但是小至μm級的變化電阻值還是存在。最近，通過使用數(shù)碼圖像處理技術(shù)和彩色圖像處理技術(shù)，提供了高圖像質(zhì)量。因此，離子性導電彈性體優(yōu)于導電彈性體被使用。
作為離子性導電彈性體的導電劑，已知的是含有聚醚結(jié)構(gòu)，如聚環(huán)氧乙烷的導電性低聚體和導電性增塑劑(Mn小于10000)。使用這些導電劑的離子性導電彈性體容易發(fā)生滲出(bleed)或噴霜(bloom)并易于污染感光體。
除了上述導電劑以外，使用丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)的方法和使用聚氨酯橡膠的方法也是已知的。但這些橡膠所提供的體積電阻率不小于109.6Ω·cm(輥筒的電阻為108.2Ω)。因此這些方法不能用在用于彩色圖像處理設備中的要求相對低的電阻值的轉(zhuǎn)印輥或傳料帶上。但是，僅含有NBR的彈性體不利于抵抗臭氧。
當導電性輥筒或?qū)щ娦詭w用于復印機或打印機時，用于彩色復印機之類的、注墨輥、顯影輥、調(diào)色劑供給輥之類的轉(zhuǎn)印輥和傳料帶要求相對低的三氟甲基磺酰。因此只使用上述聚合物不能滿足這一要求。由這些導電劑提供的導電率的等級不足以防止硅胎(silicatire)和普通橡膠產(chǎn)品帶電。
環(huán)氧氯丙烷橡膠或(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚)共聚物單獨的或結(jié)合其他物質(zhì)被用于上述用途和某些型號的注墨輥、顯影輥、調(diào)色劑供應輥等。另外還提出過多種方案。
通過加入含有高氯酸離子和氯離子的季銨鹽至離子性導電彈性體中，如丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)、聚氨酯橡膠、環(huán)氧氯丙烷橡膠、在其中加入環(huán)氧氯丙烷橡膠或(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚)共聚物形成的混合物，已經(jīng)作了很多增加電離度和實現(xiàn)低電阻的試驗。
例如，在日本專利申請公告號9-132677中公開的橡膠組合物中，很容易賦予橡膠組合物以導電率且能控制電阻值，其中的橡膠組合物是加入了高氯酸季銨鹽的丙烯腈-丁二烯橡膠或環(huán)氧氯丙烷橡膠。
但是，公開在日本專利申請公告號9-132677中的橡膠組合物的壓縮永久變形未被充分地減小。也就是說，大部分季銨鹽中的氯進行二次反應，由此顯著地破壞了橡膠組合物的壓縮永久變形。因此由橡膠組合物構(gòu)成的導電性輥筒或?qū)щ娦詭w在耐用性及其尺寸穩(wěn)定性上存在問題。
更好的是使用具有低壓縮永久變形的材料作導電性輥筒或?qū)щ娦詭w和橡膠產(chǎn)品。因此多種建議被提出以解決這個問題。但是，具有優(yōu)越的導電率、低硬度和低壓縮永久變形的材料尚未開發(fā)出來。
為了達到這一目標，本發(fā)明提供一種導電彈性體組合物，它包含具有多個碳碳雙鍵且含有不低于40mol％環(huán)氧乙烷的高分子組合物；含有氟基或/和磺?；挠袡C金屬鹽；和具有多個碳碳雙鍵的彈性體。
如上所述，本發(fā)明中的導電彈性體組合物包含含有不低于40mol％的具有良好的分子運動和離子穩(wěn)定性的環(huán)氧乙烷。含有氟基或/和磺?；挠袡C金屬鹽具有非常高的離解度并且對含有不低于40mol％環(huán)氧乙烷的高分子組合物具有高溶解性。因此該導電彈性體組合物具有非常高的導電性。此外，這種含有不低于40mol％的環(huán)氧乙烷的高分子組合物與極性橡膠、熱塑性彈性體和樹脂能高度兼容。因此通過相互混合高分子組合物和具有碳碳雙鍵的彈性體，可以提高導電彈性體的機械性能。
因此本發(fā)明中的導電彈性體具有低電阻值，且具有適合導電輥筒和導電帶體的良好機械性能。因此適合實際使用的產(chǎn)品可用這種導電彈性體構(gòu)成。
更好地是，這種含有氟基或/和磺酰基的有機金屬鹽包含至少一種選自二氟烷基磺酰亞胺(bisfluoroalkyl sulfonimide)金屬鹽的組或選自氟烷基磺酸(fluoroalkyl sulfonic acid)金屬鹽的組中的金屬鹽。因為二氟烷基磺酰亞胺金屬鹽或氟烷基磺酸金屬鹽中氨基的電荷因強電子吸引作用而不定域，陰離子在聚環(huán)氧乙烷中是穩(wěn)定的。因此金屬鹽顯示了高的離解度，實現(xiàn)了高的離子導電性。由于導電彈性體組合物含有包含氟基或/和磺?；挠袡C金屬鹽，因此能有效地使導電彈性體組合物具有低電阻性能。因此通過適當?shù)卣{(diào)整聚合物組份的量，可以防止感光體在獲得低電阻的同時被污染。
作為有機金屬鹽，鋰鹽是優(yōu)選的。另外，堿性金屬、2A族金屬或其他金屬的鹽可被用作有機金屬鹽。
更特別地，可以使用下面的有機金屬鹽LiCF3SO3，LiAsF6，LiN(SO2CF3)2，LiC(SO2CF3)3，LiCH(SO2CF3)2，LiSF5CF2SO3，和Li[(OCH(CF3)2)6Nb]。更好地是任何有機金屬鹽都均允的分散在導電彈性體組合物中。在上述有機金屬鹽中，二氟烷基磺酰亞胺有機金屬鹽如LiN(SO2CF3)2以高的溶解性溶解在聚環(huán)氧乙烷鏈中，并能增塑聚環(huán)氧乙烷鏈。因此通過加入二氟烷基磺酰亞胺有機金屬鹽至高分子組合物中，可以降低該導電彈性體組合物的硬度和其體積電阻率對環(huán)境的依賴度。
較好的是，在100分重量的全部聚合物組份中加入不低于0.1份重量且不高于20份重量的有機金屬鹽。
如果加入到全部聚合物組份中的有機金屬鹽少于0.1份重量，則難以獲得提高導電率的效果。另一方面，如果加入到全部聚合物組份中的有機金屬鹽多于20份重量，導電率提高了，但成本變高了。
在100份重量的全部聚合物組份中，更好地是加入不低于0.25份重量且不高于15份重量的有機金屬鹽。該全部聚合物組份是指高分子組合物和彈性體的聚合物組份的總和。
較好地是高分子組合物和彈性體的重量比為2.5∶97.5到50∶50。
設定上述范圍的一個原因如下如果高分子組合物的量超過指定的量，該導電彈性體組合物具有高硬度和高粘性。另一個原因，當導電彈性體組合物用于構(gòu)成導電輥筒或?qū)щ妿w時，感光體可能被污染。另一方面，如果高分子組合物的量小于指定量，能分散在導電彈性體組合物中的有機金屬鹽的量變小。因此難以有效的提高導電彈性體的導電率。高分子組合物和彈性體之間的重量比更好地是5∶95到45∶55，最好是10∶90到40∶60。
作為高分子組合物，較適合的是使用環(huán)氧乙烷含量不小于40mol％的(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚)共聚物。
較適合的是使用(環(huán)氧氯丙烷-環(huán)氧乙烷-烯丙基縮水甘油醚)共聚物或/和(環(huán)氧氯乙烷-烯丙基縮水甘油醚)共聚物或/和丙烯腈-丁二烯橡膠，因為這些彈性體與高分子組合物相容，是離子導電性的，并分別具有相對較低的電阻值。另外，作為彈性體，可以使用氯丁二烯橡膠、(乙烯-丙烯-二烯)共聚物橡膠(EPDM)、天然橡膠和異戊二烯橡膠等。由于這些橡膠具有碳碳雙鍵，因此通過硫磺或過氧化物，它們能與高分子組合物有效地相互交聯(lián)。
由于下述原因，較適合的是共聚物中的環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和烯丙基縮水甘油醚之間的共聚率分別設定為50-90mol％、1-49mol％和1-10mol％，并且共聚物的數(shù)均分子量Mn設定為不小于10000。
離子導電率表現(xiàn)在導電彈性體組合物中，因為聚合物中的氧離子和金屬陽離子(如有機金屬鹽中的鋰離子、含在聚合物抗老劑中的鎳離子)被環(huán)氧乙烷單元穩(wěn)定并通過環(huán)氧乙烷單元的分子鏈的鏈段運動被轉(zhuǎn)移。因此，環(huán)氧乙烷單元的比率越高，被穩(wěn)定的離子越多，因此低電阻被表現(xiàn)出來。
然而，如果環(huán)氧乙烷的共聚率太高，環(huán)氧乙烷結(jié)晶且其分子鏈的鏈段運動被抑制。因此，導電彈性體的體積電阻率增加。環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷共聚是為了防止環(huán)氧乙烷結(jié)晶。
如果環(huán)氧乙烷的共聚率少于50mol％且環(huán)氧丙烷的共聚率高于49mol％，離子不被充分穩(wěn)定，這對于降低導電彈性體組合物的體積電阻率的影響很小。另一方面，如果環(huán)氧乙烷的共聚率超過95mol％且環(huán)氧丙烷的共聚率低于1mol％，導電彈性體組合物的體積電阻率變得過高，并且由于環(huán)氧乙烷的結(jié)晶作用，硬度也變得過高。在這種情況下，由這種導電彈性體構(gòu)成的輥筒或帶體不能用于實際的應用。
通過將烯丙基縮水甘油醚與環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷共聚可以完成交聯(lián)。由此能讓導電彈性體組合物提高性能。也就是說，導電彈性體組合物幾乎不表現(xiàn)出滲出(bleed)、幾乎不污染感光體，并能具有橡膠彈性。因為烯丙基縮水甘油醚單元作為側(cè)鏈獲得自由體積，因此可以防止環(huán)氧乙烷的結(jié)晶。因此可能使導電彈性體具有非常低的電阻，這用普通技術(shù)是不能實現(xiàn)的。
烯丙基縮水甘油醚的共聚率設定在1-10mol％的理由在于下列原因如果共聚率低于1mol％，導電彈性體組合物容易滲出和污染感光體。另一方面，如果共聚率高于10mol％，在硫化操作后，導電彈性體組合物具有大量的交聯(lián)點。因此難以實現(xiàn)低電阻，且它的抗張強度、疲勞特性和抗撓強度被破壞。
通過將烯丙基縮水甘油醚與環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷共聚，防止了環(huán)氧乙烷的結(jié)晶以減少導電彈性體組合物的體積電阻率。另外由于烯丙基縮水甘油醚的共聚作用，通過引入碳碳雙鍵可以實現(xiàn)與其它橡膠的共聚交聯(lián)。通過與其它橡膠的共交聯(lián)，可以防止導電彈性體滲出和感光體被污染。通過與其它橡膠的共交聯(lián)，可以增加導電彈性體組合物的分子量。因此，即使導電彈性體組合物含有相當大數(shù)量的(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚)共聚物，導電彈性體組合物也幾乎不會滲出和幾乎不會污染感光體。
較為適合的是(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚)三元共聚物(此后稱之為EO-PO-AGE三元共聚物)具有不低于10000的數(shù)均分子量Mn以防止?jié)B出和污染感光體。
較為適合的是在JIS K6262中所規(guī)定的硫化火熱塑性橡膠永久變形測試方法中，當導電彈性體組合物的測量溫度為70℃、測量時間為24小時時，其壓縮永久變形值小于25％。
如果導電彈性體組合物的壓縮永久變形大于25％，由導電彈性體組合物構(gòu)成的輥筒的尺寸變化太大以至于該輥筒不能投入實際應用。較為適合的是，即使當導電彈性體組合物用于泡沫體(海綿)的情況下，導電彈性體組合物的壓縮永久變形也小于25％，盡管在這種情況下，基于起泡率和起泡模式，壓縮永久變形自25％起存在一定程度的差異。
較為適合的是，當在外加電壓為500V的情況下測量時，JIS K6911所規(guī)定的導電彈性體組合物的體積電阻率小于109.0[Ωcm]。如果導電彈性體組合物的體積電阻率超過109.0[Ωcm]，由導電彈性體組合物構(gòu)成的輥筒或帶體在傳送、注墨和調(diào)色劑供應上的效率很低。因此由導電彈性體組合物構(gòu)成的輥筒或帶體不能投入實際應用。
JIS K6911所規(guī)定的體積電阻率是在23℃的恒溫、55％的恒定相對濕度和500V的外加電壓下測定的。
較為適合的是，本發(fā)明中的導電彈性體組合物具有小于70度的Asker C硬度。這是因為導電彈性體組合物越軟，輥隙(nip)越大。因此傳送、注墨和顯影能被高效地完成，并且能減少構(gòu)件如感光體的機械損耗。導電彈性體組合物越軟越好。當導電彈性體為固體時，更好的是固態(tài)橡膠在50-70度的范圍內(nèi)。
較為適合的是使用含有液態(tài)丙烯腈-丁二烯橡膠的丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)。
含有液態(tài)丙烯腈-丁二烯橡膠的丙烯腈-丁二烯橡膠的使用讓聚合鏈易于運動。因此由于高的加工性能，導電性輥筒和導電性帶體可以由含有丙烯腈-丁二烯橡膠的導電彈性體組合物來制備。此外，含有液態(tài)丙烯腈-丁二烯橡膠的丙烯腈-丁二烯橡膠的使用增加了離子轉(zhuǎn)換效率。因此該導電彈性體組合物具有低的體積電阻率。此外含有液態(tài)丙烯腈-丁二烯橡膠的丙烯腈-丁二烯橡膠的使用讓導電彈性體組合物更利于擠出。因此可以獲得具有不會起皺的良好表面的導電性輥筒和導電性帶體。
含有液態(tài)丙烯腈-丁二烯橡膠和大量丙烯腈的NBR與EO-PO-AGE三元共聚物相容，因此具有在組份被混煉之后或混煉過的組份被擠出時使橡膠表面更優(yōu)良的效果，和減小硫化的導電彈性體組合物的硬度的效果。因此含有液態(tài)丙烯腈-丁二烯橡膠和大量丙烯腈的NBR與EO-PO-AGE三元共聚物結(jié)合使用是非常適合的。丙烯腈含量為中等量(25-36％的丙烯腈)、大量(36-43％的丙烯腈)和很大量(43％以上的丙烯腈)的NBR可優(yōu)選使用。但是，也可以使用含有小量丙烯腈的NBR。即使含有小量丙烯腈(小于25％的丙烯腈)的NBR與EO-PO-AGE三元共聚物相容至那樣一種不會產(chǎn)生使用上的問題的程度。在NBR與EPDM混合以提高導電彈性體組合物的抗臭氧性的情況下，考慮到與EPDM的相容度，可優(yōu)選使用含有小量丙烯腈的NBR。在實際應用領域，含有小量丙烯腈的NBR的使用讓分子運動對溫度的依賴程度小于使用含有中等量或大量丙烯腈的NBR時分子運動對溫度的依賴程度。因此含有小量丙烯腈的NBR的使用具有減少體積電阻率對環(huán)境的依賴性的優(yōu)點。
最適合使用的是高分子量NBR和液態(tài)NBR的混合物，因為這種混合物能防止感光體被污染和保持橡膠組合物的性能。例如，商用的高分子量NBR和液態(tài)NBR的混合物有Zeon公司生產(chǎn)的日本DN223(商品名)。
離子導電劑結(jié)合有機金屬鹽使用可讓導電彈性體組合物具有優(yōu)良的性能并提供減少電阻的顯著效果。例如，季銨鹽適合作為離子導電劑與有機金屬鹽結(jié)合使用。不含鹵素的季銨鹽，特別是不含氯的季銨鹽適合被使用，因為它防止導電彈性體組合物的壓縮永久變形被破壞且增加其硬度。
較為適合的是，對100分重量的全部聚合物組份，加入不低于0.1份重量且不高于10份重量的離子導電劑。
作為不含鹵素的季銨鹽，可以使用較強酸的鹽，如磺酸季銨鹽或葡糖酸內(nèi)酯季銨鹽。這些鹽具有高的離解度。因此可以有效地實現(xiàn)低電阻，減少壓縮永久變形和防止感光體被污染。
硫磺硫化體系是適合的，因為它實現(xiàn)了低電阻和低污染度。作為硫化促進劑，較適合結(jié)合使用二苯并噻唑基二硫化物(dibenzothiazolyl disulfide)和四甲基秋蘭姆一硫化物(tetramethylthiuram monosulfide)?？梢允褂?-巰基苯并噻唑(2-mercaptobenzothiazole)之類的化合物代替二苯并噻唑基二硫化物。
較適合的是使用由硫(S)/二苯并噻唑基二硫化物(DM)/四甲基秋蘭姆一硫化物(TS)構(gòu)成的硫化體系或由硫(S)/2-巰基苯并噻唑(M)/四甲基秋蘭姆一硫化物(TS)構(gòu)成的硫化體系來混合高分子組合物和彈性體。由此可以實現(xiàn)有效的交聯(lián)，減少對感光體的污染度和減少壓縮永久變形。
一個較好的硫化體系是由硫、二苯并噻唑基二硫化物和四甲基秋蘭姆一硫化物分別按1.5、1.5、0.5的比例相互混合構(gòu)成的。另一個較好的硫化體系是由硫、2-巰基苯并噻唑和四甲基秋蘭姆一硫化物按各自1.5、1.5、0.5的比例相互混合構(gòu)成的。
由此可以縮短硫化周期，有效地完成每一高分子組合物與彈性體的共交聯(lián)，減少污染感光體的可能性。
硫化可以用一般的方法完成。例如，硫化可以在硫化罐中、在水汽壓力下進行，或可以進行加壓硫化。必要時可進行二次硫化。
可以通過過氧化物硫化體系來進行硫化。結(jié)合過氧化物硫化體系和二次硫化所進行的硫化可防止感光體被污染。
高分子組合物與極性橡膠，如聚氨酯橡膠、丙烯酸橡膠等、熱塑性橡膠(如聚氨酯熱塑性彈性體(TPU)、聚酰胺熱塑性彈性體(TPA)等)和樹脂(如尼龍、聚酯等)相容。因此這些物質(zhì)可以加入到高分子組合物中以提高導電彈性體組合物的機械性能。
通過導電彈性體組合物的模具成型可制備導電性輥筒和導電性帶體。
本發(fā)明中的導電彈性體組合物是優(yōu)良的，因為它具有低體積電阻率、低壓縮永久變形和低硬度。由于由導電彈性體組合物構(gòu)成的導電性輥筒具有低電阻值，因此導電彈性體組合物適合用于要求低電阻值的輥筒，例如。用于彩色復印機等的轉(zhuǎn)印輥和注墨輥、調(diào)色劑供印輥、顯影輥等。
導電性輥筒可用一般的方法生產(chǎn)。例如，導電彈性體組合物可用單軸擠出機預成型為管體的形狀。然后將預成型品在160℃硫化10-60分鐘。隨后插入金屬軸桿到硫化的管體空心部分。拋光管體表面之后，按預定的尺寸切割管體。最適宜的硫化周期應當用硫化測試流變儀(如硫化儀)來設定。依據(jù)需要，硫化溫度可設定在160℃左右。
制備導電性帶體時，可以使用已知的方法。更具體地，導電彈性體組合物(混煉過的)用擠壓成型機以帶體形狀擠出。然后將成型的導電彈性體組合物在160℃硫化10-60分鐘以形成帶體。依據(jù)需要，硫化溫度可設定在160℃左右。
圖2是表示本發(fā)明的導電性帶體的示意圖。
本發(fā)明的第一實施方式的導電彈性體組合物包括具有多個碳碳雙鍵且含有不低于40mol％的環(huán)氧乙烷的高分子組合物。用作高分子組合物的是21份重量的以90mol％/4mol％/6mol％的比例共聚成的(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚(EO-PO-AGE))三元共聚物，并且數(shù)均分子量為80000。該導電彈性體組合物包括79份重量的作為彈性體的具有碳碳雙鍵的丙烯腈-丁二烯橡膠。該導電彈性體組合物進一步包括5份重量的作為含有氟基或/和磺?；挠袡C金屬鹽的二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(lithium-bis(trifuloromethanesulfonyle)imide)。
下列物質(zhì)被加入到100份重量的聚合物組份(21份重量的高分子組合物+79份重量的彈性體)中1.5份重量的硫化劑，1.5份重量的硫化促進劑1(2-二苯并噻唑基二硫化物)，0.5份重量的硫化促進劑2(四甲基秋蘭姆一硫化物)，20份重量的無機填料，5份重量的氧化鋅和1份重量的硬脂酸。
上述丙烯腈-丁二烯橡膠是100分重量的常態(tài)高分子量的丙烯腈-丁二烯橡膠和50份重量的液態(tài)丙烯腈-丁二烯橡膠的混合物。
將上述EO-PO-AGE三元共聚物和上述二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰相互均勻混合以獲得一分散體。下列物質(zhì)被加入到分散體中丙烯腈-丁二烯橡膠、硫化劑、硫化促進劑、填充劑、氧化鋅和硬脂酸。通過使用已知的橡膠混煉機，如密煉機來熔融和混煉該混合物。由此獲得了用于導電性輥筒的導電彈性體組合物。
JIS K6262中所規(guī)定的硫化火熱塑性橡膠的永久變形測試方法中，當在測量溫度為70℃、測量時間為24小時的條件下測量時，導電彈性體組合物的壓縮永久變形值為17％。JISK6911所規(guī)定的導電彈性體組合物的體積電阻率在23℃的恒溫、55％的恒定相對濕度和500V的外加電壓下測定為107.5[Ωcm]。導電彈性體組合物的體積電阻率在溫度10℃、相對濕度15％和溫度32.5℃、相對濕度90％之間的對環(huán)境的依賴度Δlog10ρv[Ωcm]為1.2。AskerC硬度為60度。
上述混煉物在單軸擠出機中預加工成管體形狀。預加工成品在160℃下硫化10-60分鐘后，插入金屬軸桿到硫化的管體的空心部分并與之粘結(jié)。拋光橡膠管體表面后，切割管體成預定尺寸。按照這種方式，獲得了導電性輥筒1。如

圖1所示，導電性輥筒1近乎圓柱形。軸2被插入到導電性輥筒1中。
由于導電彈性體組合物含有高分子組合物、有機金屬鹽和彈性體，因此得到的導電性輥筒具有低體積電阻率、相對低的環(huán)境依賴度，不會污染感光體，具有低壓縮永久變形和硬度，有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，且是耐用的。
在第一實施方式中，由導電彈性體組合物構(gòu)成的導電性輥筒用作轉(zhuǎn)印輥。但是不用多說，通過適當?shù)脑O定導電彈性體組合物中的組份含量，該導電性輥筒可以用作注墨輥、顯影輥和調(diào)色劑供應輥等。通過加入起泡劑至導電彈性體組合物的組份中，該導電彈性體組合物可以用來構(gòu)成起泡輥(foamed roller)。
如圖2所示，導電性帶體3由導電彈性體組合物構(gòu)成以用作傳料帶。導電性帶體3由2個或多個滑輪4緊拉著。導電性帶體3用作傳送薄片6如紙張的裝置，通過可移動地將紙保持在設置于其上端的直線部分5上，并將感光體上形成的著色圖像(toner image)轉(zhuǎn)印至薄片6上。
下面詳細描述本發(fā)明的實施例和對比實施例。
使用含有表1和表2中的組份的原料制備實施例1-6和對比實施例1-4中的性能評估橡膠板片和樣品。
表1

其中，E表示實施例。
表2

其中，CE表示對比實施例。
顯示在表1和表2中的數(shù)值(從EO-PO-AGE三元共聚物到硫化促進劑2)表示重量份數(shù)?？s寫EO代表環(huán)氧乙烷，PO代表環(huán)氧丙烷，AGE代表烯丙基縮水甘油醚，EP代表環(huán)氧氯丙烷。
顯示在表1和表2中的丙烯腈-丁二烯橡膠是100分重量的常態(tài)丙烯腈-丁二烯橡膠和50分重量的液態(tài)丙烯腈-丁二烯橡膠的混合物。
硫化促進劑1使用的是二苯并噻唑基二硫化物，硫化促進劑2使用的四甲基秋蘭姆一硫化物。
在表1和表2中，環(huán)氧氯丙烷橡膠中的環(huán)氧乙烷、環(huán)氧氯丙烷和烯丙基縮水甘油醚之間的共聚率分別為56mol％、40mol％和4mol％。環(huán)氧氯丙烷橡膠共聚物的數(shù)均分子量設定為不低于140000。
在表1中，作為含有氟基和/或磺?；膶щ娦杂袡C金屬鹽1，使用的是二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰LiN(SO2CF3)2，導電性有機金屬鹽2使用的是三氟甲基磺酸鋰鹽LiCF3SO3。
二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰使用已知方法制備。三氟甲基磺酸鋰鹽使用商業(yè)用產(chǎn)品。
表1中的離子導電添加劑1KP-4729(葡糖酸內(nèi)酯鹽)是不含鹵素的季銨鹽。
表2中的離子導電添加劑2使用含氯的季銨鹽(Quartamin 86 p conk，花王株式會社生產(chǎn))。表2中的離子導電添加劑3使用分散有20％重量二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的聚醚多醇(商品名Sankonol PEO-2OR，三光化學工業(yè)株式會社生產(chǎn))。
所述導電彈性體組合物通過類似于第一實施方式中的方法制備。也就是說，EO-PO-AGE三元共聚物和有機金屬鹽被均勻的相互混合以獲得分散體。該分散體、彈性體如NBR和添加劑用密煉機(DS10-40MWA-S，森山制作所生產(chǎn))進行混煉。對比實施例1至4在對比實施例1中，EO-PO-AGE三元共聚物和丙烯腈-丁二烯橡膠按與實施例1相同的比例相互混合，但是含有氟基和/或磺?；挠袡C金屬鹽不加入其中。
在對比實施例2中，EO-PO-AGE三元共聚物和丙烯腈-丁二烯橡膠按與實施例1相同的比例相互混合，并加入含氯的離子導電添加劑2。
在對比實施例3中，僅使用丙烯腈-丁二烯橡膠作為高分子組合物，并加入離子導電添加劑3。
在對比實施例4中，僅使用環(huán)氧氯丙烷橡膠作為高分子組合物，并加入離子導電添加劑3。
按表1、表2所示比例相互混合的組份通過密練機(DS10-40MWA-S，森山制作所生產(chǎn))進行混煉。
將從混煉機中以帶狀取出的橡膠用輥筒頭擠出機(roller head extruder)擠出以形成薄片。在金屬印模(die)中以160℃、一定時間段對片狀橡膠進行加壓硫化以獲得性能評估班片和樣品。
執(zhí)行下列測試以檢驗每一實施例和對比實施例中制備的板片的特性。表1和表2在其下部顯示了結(jié)果?！んw積電阻率和體積電阻率對環(huán)境依賴度的測量制備板片(130mm×130mm×2mm)以在外加電壓500V、恒溫23℃和恒定相對濕度55％的情況下，用Advantest Corporation制造的數(shù)字超高電阻計R8340A來測量JIS K6911中規(guī)定的體積電阻率ρv(Ωcm)。
每個表中都以常用對數(shù)表示了體積電阻率。
體積電阻率log10ρv也可以在溫度10℃、相對濕度15％和溫度32.5℃、相對濕度90％的條件下計算。
使用下面所示的公式，可以計算出體積電阻率對環(huán)境的依賴度Δlog10ρv＝log10ρv(10℃、相對濕度15％)-log10ρv(32.5℃、相對濕度90％)·壓縮永久變形的測量按照JIS K6262中規(guī)定的硫化火熱塑性橡膠永久變形測試方法，在70℃、測量時間為24小時的條件下測量壓縮永久變形?！z驗感光體污染的測試每一實施例或?qū)Ρ葘嵤├械陌迤瑪嗥跍囟?2.5℃、相對濕度90％的條件下保持兩周，其中斷片壓在設置于Hewlett-Packard公司生產(chǎn)的Laser Jet 4050型激光束印刷機的墨盒(墨盒類型4172X)中的感光體上。從感光體上移去各斷片后，用裝有感光體的打印機進行半色(half-tone)打印。打印的薄片或紙張上是否存在可用肉眼檢查到污染來按照下列三種標準進行評估○肉眼觀察時打印的紙張無污染。
△輕度污染(打印5張或更少張紙后幾乎觀察不到紙張上的污染，使用中無問題)。
×重度污染(打印5張或更多張紙后可以觀察到紙張上的污染)?！び捕?Asker C硬度)用高分子計器株式會社(Koubunshi Keiki Co.，Ltd.)生產(chǎn)的橡膠硬度計“SRIS0101”，通過對其施加1000g的載荷來測量上述制備的每一輥筒的硬度。
如表1中所示，實施例1至6中由本發(fā)明的導電彈性體組合物構(gòu)成的樣品具有范圍在106.9Ωcm至108.5Ωcm的低體積電阻率和范圍在13％至25％的低壓縮永久變形。在檢查感光體污染的測試的評估中，實施例1至6的樣品被鑒定為○。也就是說，他們不會污染感光體。實施例1至6中的每一輥筒的硬度都很低，即范圍在60度至80度。
如上所述，每一實施例1至6中的樣品的體積電阻率都是低的。它們的體積電阻率對環(huán)境的依賴度是相對低的。它們的壓縮永久變形也是低的。感光體不受污染。另外這些輥筒分別具有低的硬度。
除了實施例1中樣品的組份外，實施例5中的樣品包含不含氯的離子導電添加劑。由此實施例5中的樣品具有低的壓縮永久變形。輥筒具有低的硬度。感光體不受污染。實施例5中的樣品具有比實施例1中樣品低的體積電阻率。
實施例1、2、3、5和6的每一樣品包含含有氟基和/或磺酰基的有機金屬鹽。較少量的昂貴EO-PO-AGE三元共聚物和環(huán)氧氯丙烷橡膠被用于實施例1、2、3、5和6中的每一樣品。在這種情況下，可以實現(xiàn)低電阻。因此它們的制造成本低。
對比實施例1中的樣品不同于實施例1中的樣品，前者不含有包含氟基和/或磺?；挠袡C金屬鹽。因此對比實施例1的樣品具有109.1Ωcm的高體積電阻率，它高于實施例1中樣品的107.5Ωcm。此外感光體污染的評估也不是很好。
對比實施例2的樣品不同于實施例1中的樣品，前者不含有包含氟基和/或磺?；挠袡C金屬鹽、但含有含氯的離子導電添加劑2。感光體被嚴重污染。此外該樣品具有低的壓縮永久變形和相對高的硬度。更甚者該樣品具有比實施例1中樣品更高的體積電阻率。
僅使用丙烯腈-丁二烯橡膠作為對比實施例3的樣品中的聚合物。對比實施例3的樣品含有離子導電添加劑3。該離子導電添加劑3未通過交聯(lián)作用而固定在聚合物上。由此感光體被污染。
僅使用環(huán)氧氯丙烷橡膠作為對比實施例4的樣品中的聚合物。對比實施例4的樣品含有離子導電添加劑3。該離子導電添加劑3未通過交聯(lián)作用而固定在聚合物上。由此感光體被污染。該樣品還具有高壓縮永久變形。此外該輥筒具有高的硬度。
除了前面的描述，本發(fā)明中導電彈性體組合物包含有具有多個碳碳雙鍵的高分子組合物和含有不低于40mol％環(huán)氧乙烷、含有氟基或/和磺?；挠袡C金屬鹽和具有多個碳碳雙鍵的彈性體。因此該導電彈性體組合物具有低體積電阻率、低硬度、低壓縮永久變形和低范圍的感光體污染，因此具有低電阻值和優(yōu)良的機械性能。
由于該導電彈性體組合物具有低體積電阻率且耐久性和操作性能優(yōu)良，因此由本發(fā)明的導電彈性體組合物構(gòu)成的導電性輥筒和導電性帶體適合用作用于要求較低電阻的彩色復印機等中的轉(zhuǎn)印帶和轉(zhuǎn)印輥以提供高的圖像質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種導電彈性體組合物，包括具有多個碳碳雙鍵且含有不低于40mol％環(huán)氧乙烷的高分子組合物；含有氟基或/和磺酰基的有機金屬鹽；和具有多個碳碳雙鍵的彈性體。
2.如權(quán)利要求1所述的導電彈性體組合物，其特征在于，所述有機金屬鹽包括至少一種選自二氟烷基磺酰亞胺金屬鹽的組或選自氟烷基磺酸金屬鹽的組中的金屬鹽。
3.如權(quán)利要求1所述的導電彈性體組合物，其特征在于，含有所述不低于40mol％的環(huán)氧乙烷的(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚)共聚物用作所述高分子組合物；且(環(huán)氧氯丙烷-環(huán)氧乙烷-烯丙基縮水甘油醚)共聚物或/和丙烯腈-丁二烯橡膠用作所述彈性體。
4.如權(quán)利要求1所述的導電彈性體組合物，其特征在于，JIS K6262中規(guī)定的硫化火熱塑性橡膠的永久變形測試方法中，在測量溫度為70℃、測量時間為24小時的條件下測量到的所述導電彈性體組合物的壓縮永久變形值不超過25％；在外加電壓為500V的條件下測量到的JIS K6911中規(guī)定的所述導電彈性體組合物體積電阻率小于109.0[Ω·cm]；且AskerC硬度小于70度。
5.如權(quán)利要求1所述的導電彈性體組合物，其特征在于，不低于0.1份重量且不高于20份重量的有機金屬鹽被加入到100份重量的全部聚合物組份中；且所述高分子組合物和所述彈性體之間的重量比設定為2.5∶97.5至50∶50。
6.一種由權(quán)利要求1中的導電彈性體組合物構(gòu)成的導電性輥筒。
7.一種由權(quán)利要求1中的導電彈性體組合物構(gòu)成的導電性帶體。
全文摘要
一種由導電彈性體組合物構(gòu)成的導電性輥筒和導電性帶體，其中的導電彈性體組合物包含具有多個碳碳雙鍵且含有不低于40mol％環(huán)氧乙烷的高分子組合物；含有氟基或/和磺?；挠袡C金屬鹽；和具有多個碳碳雙鍵的彈性體。
文檔編號C08L9/02GK1470561SQ0314926
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者服部高幸, 溝口哲朗, 朗 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社