一種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處理方法屬于硅橡膠【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明方法中的偶聯(lián)劑與低分子醇混合攪拌均勻后，再分階段添加到超導電炭黑中。本發(fā)明方法中添加偶聯(lián)劑與低分子醇混合溶液的超導電炭黑是在捏合機中進行熱捏合處理。
【專利說明】ー種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處理方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處理方法，屬于硅橡膠【技術(shù)領(lǐng)域】。所述低壓縮永久變形是指硅橡膠在100°C X48h條件下壓縮25%時的恒定壓縮永久變形值低于15%。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天、武器、エ業(yè)、微電子等領(lǐng)域的發(fā)展，靜電和電磁信號的危害已經(jīng)越來越引起人們的注意。對于橡膠密封材料，已由最初的氣密、油封、隔濕、隔塵等密封性能要求，擴展到防靜電、導電和電磁屏蔽等多功能要求。目前，國內(nèi)外導電橡膠研究主要集中在導電屏蔽性能，研制的導電橡膠密封材料導電性能和力學性能較優(yōu)，但密封回弾性性能無法滿足特殊的密封需求。
[0003]導電硅橡膠材料由于具有良好的導電性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，而且兼具一定的屏蔽性能，無毒環(huán)保，耐侯性好等特點，其研究和應用日益受到人們的關(guān)注。導電硅橡膠常用的導電屏蔽填料有碳素類、金屬、金屬氧化物、介電質(zhì)、表面鍍有金屬的微粉等。碳素類填料包括石墨、炭黑、碳納米管、碳纖維、石墨烯等，其中炭黑作為硅橡膠最常用的碳系補強劑及其本身優(yōu)良的導電性能，成為目前研究最多的一種導電填料。作橡膠填料的炭黑主要有硬質(zhì)超耐磨炭黑、硬質(zhì)高耐磨炭黑、軟質(zhì)半補強炭黒、軟質(zhì)熱裂法炭黑、噴霧炭黑、超導(或特導)炭黑和こ炔炭黑等。こ炔炭黑價格低廉，導電性能較好，因此在導電屏蔽橡膠(電阻率在10~IQ ?_)中應用廣泛。但是，為形成導電通路，導電硅橡膠中こ炔炭黑的填充量較高，由于含膠量低，彈性差，長期貯存條件下，密封件會由于彈性不足而導致密封性能失效。而相比較，超導電炭黑顆粒更細，表面結(jié)構(gòu)枝化程度高，更易在低填充含量下即達到較好的導電和屏蔽性能，因此為解決 填充型導電屏蔽硅橡膠的彈性問題，提供了ー個良好的解決途徑。將超導電炭黑填充到橡膠基體中主要有兩種方法，一種是將超導電炭黑在膠料混煉時直接加入，但該法由于超導電炭黑顆粒超細且表面殘留酚、酮、羧基等基團而受限，一方面是因為在橡膠基體中超細的導電炭黑顆粒易主動聚集導致分散性差，另ー方面超導電炭黑表面殘留的酚、酮、羧基等基團捕獲自由基的能力易造成膠料無法正常硫化等エ藝問題；另ー種方法是對超導電炭黑進行表面處理后再添加到橡膠基體中。有文獻和專利報導采用偶聯(lián)劑對超導電炭黑進行表面處理，其方法是在硅烷偶聯(lián)劑濃度約為1%的こ醇溶液中加入超導電炭黑，偶聯(lián)劑與こ醇的混合溶液在燒瓶中完全蓋住炭黑，然后在高溫下回流4小吋，最后將超導電炭黑烘干后再填充到硅橡膠中。經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過的超導電炭黑能在硅橡膠中分散均勻，且制備的導電硅橡膠導電性好、弾性好。然而該處理工藝較復雜，こ醇用量大，回流及后續(xù)烘干階段易揮發(fā)爆炸，存在較大的安全隱患，且不適合批量生產(chǎn)。因此，尋求一種簡單有效的方法對超導電炭黑表面進行處理，改進超導電炭黑的分散性，提高其與橡膠的相容性，從而制得具有較高導電性和電磁屏蔽的低壓縮永久變形導電硅橡膠是急需解決的技術(shù)問題。[0004]針對以上缺陷，本發(fā)明基于炭黑表面改性原理及エ藝簡化設計，通過將偶聯(lián)劑和低分子醇的混合溶液添加到超導電炭黑中，使混合物在捏合機中進行熱捏合，在一定的熱環(huán)境下偶聯(lián)劑一端的活性基團與炭黑表面活性基團發(fā)生反應相互連接，另一端活性基團則在橡膠混煉及硫化過程中與橡膠基體相連，從而提高超導電炭黑與橡膠基體的結(jié)合力，并改進超導電炭黑的分散效果，使超導電炭黑作為導電填料的最大填充量増大，且不影響混煉膠的エ藝性及膠料的正常硫化，最終制備出低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了提出ー種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處
理方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明的ー種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處理方法，該方法包括如下步驟:
[0008](I)準備如下原料，各組分用量以質(zhì)量份計:
[0009]超導電炭黑 100份
[0010]偶聯(lián)劑10份~30份[0011 ] 低分子醇 50份~2000份
[0012](2)將步驟(1)所述的偶聯(lián)劑與低分子醇混合攪拌均勻；將60%~80%的混合溶液添加到超導電炭黑中，炭黑略微潤濕，常溫預攪拌15~30分鐘；
[0013](3)將略微潤濕的超導電炭黑倒入捏合機中，捏合機升溫至60~80°C，在300~600rpm轉(zhuǎn)速下捏合I小時；繼續(xù)添加10%~20%混合溶液，提高轉(zhuǎn)速至500~700rpm，捏合2小時；將剩余混合溶液全部加入，繼續(xù)捏合3~5小時；
[0014](4)待步驟(3)處理的超導電炭黑冷卻至常溫后，取出，均勻鋪開在瓷盤中；待超導電炭黑中的低分子醇類溶劑揮發(fā)60%~90%后，將超導電炭黑置于真空烘箱中于100~120°C烘干。
[0015]所述的超導電炭黑是華光導電炭黒、卡博特公司的BP2000、阿克蘇公司的EC-600JD、或德固薩德的Printex XE2B中的ー種。
[0016]所述的偶聯(lián)劑是氨基硅烷偶聯(lián)劑KH-570、氨基硅烷偶聯(lián)劑KH560、氨基硅烷偶聯(lián)劑KH550、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑A-151、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑A-171、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的ー種。
[0017]所述的低分子醇是甲醇、こ醇、丙醇、異丙醇和正丁醇中的ー種或兩種。
[0018]有益效果
[0019]本發(fā)明方法中的偶聯(lián)劑與低分子醇混合攪拌均勻后，再分階段添加到超導電炭黑中。
[0020]本發(fā)明方法中添加偶聯(lián)劑與低分子醇混合溶液的超導電炭黑是在捏合機中進行熱捏合處理。
[0021]將本發(fā)明方法處理的超導電炭黑填充到硅橡膠材料中，制備的導電屏蔽硅橡膠具有如下特點:
[0022](I)以100份硅橡膠生膠計，超導電炭黑最大填充量可達25份；[0023](2) 25% 恒定壓縮永久變形(100°C X48h) ≤ 15% ；
[0024](3)體積電阻率≤15Ω ? cm ;
[0025](4) IOKHz~7GHz范圍內(nèi)屏蔽效能≥20dB。
[0026]本發(fā)明具有如下區(qū)別和優(yōu)點:
[0027]( I)熱捏合處理超導電炭黑使醇類溶劑用量減少，處理工藝簡單，適合批量生產(chǎn)；
[0028](2)改進了超導電炭黑的分散效果，提高了超導電炭黑與硅橡膠等材料的相容性；
[0029](3)提高了超導電炭黑在硅橡膠等材料中的最大填充量；
[0030](4)滿足了低壓縮永久變形硅導電屏蔽硅橡膠的使用エ藝要求；
[0031](5)本發(fā)明所得制品性能穩(wěn)定。
【具體實施方式】
[0032]以下通過實施例可以進一歩理解本發(fā)明，但不能限制本發(fā)明的內(nèi)容。該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本
【發(fā)明內(nèi)容】
對本發(fā)明作一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
[0033]下面所做的測試的參照標準分別為:電磁屏蔽效能GJB6190-2008、拉伸強度GB/T528-2009、25% 恒定壓縮永久變形 GB/T7759-1996、體積電阻率 GB/T2439-2001。
[0034]實施例1
[0035]將12.5克乙烯基硅烷偶聯(lián)劑A-151與500gこ醇溶液在燒杯中充分攪拌均勻，標記為混合溶液I ;稱取100g超導電炭黑BP2000，將384g混合溶液I添加到超導電炭黑BP2000中，攪拌15分鐘，待超導電炭黑BP2000略潤濕后，將其轉(zhuǎn)移至捏合機中；捏合機溫度升至60°C，以300rpm轉(zhuǎn)速捏合I小時后，添加76g混合溶液I，提高轉(zhuǎn)速至500rpm，繼續(xù)捏合2小吋，再將剩余的混合溶液I全部加入，捏合4小時；待超導電炭黑BP2000冷卻至常溫后，取出，平鋪于瓷盤中，風干后在真空烘箱中烘干，溫度為100°C。
[0036]按質(zhì)量份計，準備100份有機硅橡膠，1.0份雙二五硫化劑，19份處理過的超導電炭黑BP2000，2份こ炔炭黒。將以上各組分在開煉機上混煉均勻，得到導電硅橡膠。經(jīng)停放、返練、出片、一段硫化、二段硫化、修邊エ藝得到所需制品，其基本性能如下:
[0037]
【權(quán)利要求】
1.ー種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處理方法，其特征在于該方法包括如下步驟: (1)原料包括超導電炭黑、偶聯(lián)劑和低分子醇；以超導電炭黑的質(zhì)量為100份計算，偶聯(lián)劑的質(zhì)量份數(shù)為10份~30份，低分子醇的質(zhì)量份數(shù)為50份~2000份； (2)將步驟(1)所述的偶聯(lián)劑與低分子醇混合攪拌均勻，得到混合溶液；將60%~80%的混合溶液添加到超導電炭黑中，常溫攪拌15~30分鐘； (3)將步驟2)得到的超導電炭黑倒入捏合機中，捏合機升溫至60~80°C，在300~600rpm轉(zhuǎn)速下捏合I小時；繼續(xù)添加10%~20%步驟2)中的混合溶液，提高轉(zhuǎn)速至500~700rpm，捏合2小時；將剩余步驟2)中的混合溶液全部加入，繼續(xù)捏合3~5小時； (4)待步驟(3)處理的超導電炭黑冷卻至常溫后，取出，均勻鋪開在瓷盤中；待超導電炭黑中的低分子醇類溶劑揮發(fā)60%~90%后，將超導電炭黑置于真空烘箱中于100~120°C烘干，得到低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處理方法，其特征在干:超導電炭黑是華光導電炭黒、卡博特公司的BP2000、阿克蘇公司的EC-600JD或德固薩德的Printex XE2B中的ー種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處理方法，其特征在于:偶聯(lián)劑是氨基硅烷偶聯(lián)劑KH-570、氨基硅烷偶聯(lián)劑KH560、氨基硅烷偶聯(lián)劑KH550、乙 烯基硅烷偶聯(lián)劑A-151、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑A-171、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的ー種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種低壓縮永久變形導電屏蔽硅橡膠用導電炭黑的處理方法，其特征在于:低分子醇是甲醇、こ醇、丙醇、異丙醇和正丁醇中的ー種或兩種。
【文檔編號】C08K9/04GK103589198SQ201310526520
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】劉小艷, 吳福迪, 張繼華, 趙云峰, 王立峰, 陳江濤, 皂偉濤, 凌銘博, 李京平 申請人:航天材料及工藝研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院