橡胶密封制品技术讲座《五十五》附三

xx橡胶和各种合成橡胶具有不同的物理性能,可根据不同需要应用于不同的场合。

在合成橡胶中,硅橡胶是以硅氧烷—SiO—结构为主链的聚合物,具有优良的耐热性、耐老化性、耐候性和耐臭氧性,在很宽的温度范围内,有良好的耐压缩{yj}变形性能,同时还具有生理上的惰性,因此制成导电硅橡胶,既保持了硅橡胶本身具有的特性,又具有导电性,多应用于医疗器械、电子电器领域中,是用量{zd0}的导电橡胶。

氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯等含卤素高聚物与其他橡胶相比具有较高的导电性,可以作为电缆的屏蔽材料。但由于这类含卤素高聚物在硫化温度下易分解出氯化氢,与水反应生成盐酸,会损伤绝缘层的介电性能,腐蚀导体、硫化罐和模具,因此近年来逐步被三元乙丙橡胶和乙烯-乙酸酯并用的半导电橡胶取代。

氯醚橡胶是一种具有良好的耐油、耐寒、耐热、耐臭氧性的高分子材料,它的主链结构主要是亚乙基醚单元,具有某些独特的性能,如具有其他任何一种已工业化生产的橡胶所不能达到的很低的体积电阻率。导电氯醚橡胶可用于制造复印机和激光打印机上的导电胶辊。

在与油类接触的环境中,可以采用丁腈橡胶作为基材,这样可以防止导电橡胶使用时因油溶胀所致的导电性变化。

一、导电橡胶配方举例

㈠导电乙丙橡胶

三元乙丙橡胶100份,氧化锌5份,硬脂酸1份,乙炔炭黑150份,环烷油60份,促进剂TMTM1.5,促进剂M0.5,硫黄1份。硫化胶物性(160℃×30min):硬度(邵尔A85度;拉伸强度10.88MPa300%定伸应力10.19MPa;扯断伸长率350%;体积电阻率为38Ω·cm

㈡耐油丁腈导电胶板

丁腈橡胶(丁腈-26100份,氧化锌5份,硬脂酸1份,孓老剂D1份,导电炉黑50份,邻苯二甲酸二丁酯20份,促进剂CZ0.8份,硫黄1.5份。硫化胶物性(143℃×30min):拉伸强度21.95 MPa;扯断伸长率573%,扯断{yj}变形22%;体积电阻率为30Ω·cm ;浸30号机油(常温×24h)后的体积变化率-0.6%

㈢导电硅橡胶(医用电极)

乙烯基硅橡胶(110-2100份,三氧化二铁5份,乙炔炭黑60份,羟基硅油3份,DCP1份。硫化条件:一段硫化为160℃×10min;二段硫化为室温×1h   200℃×5h40mm胶片的电阻值为10Ω左右。在37%的盐水中通电200h,其电阻值几乎不变,而用xx橡胶制造的医用电极在上述试验条件下电阻值大于1500Ω。

㈣导电橡胶辊

三元乙丙橡胶90份,丁腈橡胶10份,环烷油118份,DOP5份,ZnO5 份,Ketjen炭黑(DOP吸附值250ml/g15份,交联剂5份,将以上物料充分捏合均匀,压片,硫化。试片硬度36度,体积电阻率(3.26.0104Ω·cm,有良好的耐臭氧性。

㈤加成型导电硅橡胶

二甲基乙烯基硅封端的二甲基聚硅氧烷(Ⅰ)份,Ⅰ和甲基乙烯基聚硅氧烷混合物25份,三甲基硅封端含氢聚硅氧烷(含SiH1.5%15份,还原银粉400份,铂络合物15mg/kg,一端为二甲基乙烯基硅基团、另一端为三甲基团封端的聚有机硅氧烷7份,酚基丁醇200mg/kg,疏水气相二氧化硅3份,混合均匀,硫化后试片体积电阻率为4.1×10-4Ω·cm

二、导电机理及其影响因素

导电橡胶的导电机理取决于所使用的导电材料。碳系导电填料,如石墨、炭黑等,是通过本身π电子的迁移而产生电流。关于碳系导电高分子的导电机理有几种,包括导电通路和隧道效应理论。导电通路理论认为导电粒子是直接接触引起电流的流动,但在导电橡胶中由导电粒子构成的导电网络并非xx接触,当粒子之间的间隙很小时(小于10nm),就能产生π电子的跃迁——隧道效应,而形成电流。

因此导电填料的特性及其在橡胶中的含量、生胶的种类和分子量、交联的程度和其他填充剂、操作工艺条件等对最终的导电性都有影响。结构度较高、粒径较小的乙炔炭黑能赋予橡胶较高的导电性及机械性能。因为粒径小、结构度高时,在配比一定的条件下,炭黑易形成连续结构而导电。导电填料的填充量对橡胶的导电性有决定性作用。脱粒 中有足够多的炭黑粒子,就能形成一个连续的链状结构,于是其电阻就很小。

橡胶的摩尔质量越大,则体积电阻率越大,导电性能下降。不同种类的橡胶,即使含有相同份数的炭黑,也表现出不同的导电性。在xx橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶中,用改性华光特导HG-S填充的硫化胶体积电阻率相差不大,在0.91.3Ω·cm之间。但用乙炔炭黑填充,则差异很大。

不同的硫化方法也对橡胶的导电性有影响。在炭黑填充的硅橡胶中,用加成硫化、过氧化物硫化、辐射硫化和聚合填充法,会引起最终的导电性能不同,其中聚合填充法制成的硫化胶具有{zg}的导电性,这是由于采用这种方法时,填充粒子在聚合物中达到{zd0}限度的分散。硫化程度越高,交联密度越高,导电炭黑的接触面就牢靠,形成的三维导电通道越稳定,导电性就越好。

采用普通的混炼工艺,随着混炼的时间的延长,炭黑的结构不断受剪切力的破坏,不利于导电性的网络连续结构的形成,致使导电性随着混炼时间的延长而降低。非导电性填充剂或助剂的加入,对导电性的影响不大。适量的增塑剂(5~10份),如微晶蜡,能提高粒子相互接触面积,使体积电阻率略有下降。但其过量,则导电炭黑表面吸附的蜡会阻碍其直接形成导电通道,导致体积电阻率上升。

金属粉末的导电机理不像炭黑粒子那样会发生电子遂道跃迁或电子跳跃,因而在粉末之间必须有连续接触,故需要大量的填充。否则导电性会很不稳定,甚至得不到导电性。



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