一种高性能导电橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及导电橡胶领域，具体涉及一种高性能导电橡胶复合材料及其制备方法，所述高性能导电橡胶复合材料由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶80‑100份、玄武岩短纤维16‑20份、镀银玻璃微球粉体20‑22份、碳纳米管4‑6份、石墨烯0.8‑1.2份、含氢硅油1‑4份、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷1‑2份、乙烯基三甲氧基硅烷1‑3份、氧化锌4‑6份、纳米氢氧化镁2‑3份、硬脂酸钠0.5‑1.5份、硫化剂2‑5份、纳米填料2‑4份、防老化剂0.8‑1.5份，其制备方法主要包括称量、预处理、改性处理、混炼四大步骤，本发明专利技术高性能导电橡胶复合材料在具有优异导电性能的同时，还具有很好的机械强度、耐高温性、耐腐蚀性及阻燃性，综合性能优异，制备方法简单易行，易于实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能导电橡胶复合材料及其制备方法
本专利技术涉及导电橡胶领域，具体涉及一种高性能导电橡胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
导电橡胶是复合导电高分子材料中的一种，是以橡胶弹性体为基体，导电填料为添加剂制成，既保留了基体橡胶的弹性，又具有导电填料的导电性。导电橡胶在受到一定范围的压力作用下，复合材料的电阻值随着压力的变化而变化，呈现良好的压阻特性。导电橡胶具有良好的柔性，以及它的制作工艺简单，成本低等特点，使导电橡胶可以作为一种较理想的导电材料。导电硅橡胶与一般的导电橡胶相比，具有体积电阻率小，硬度低，耐高低温，加工制造工艺性好，特别适合于制造导电性能好，形状复杂，结构细小的导电硅橡胶制品。目前使用的导电硅橡胶一般是在甲基乙烯基硅橡胶中添加导电助剂、硫化剂等来满足导电性能和机械性能要求，但是其导电性能以及拉伸强度、撕裂强度等物理性能仍需进一步提高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高性能导电橡胶复合材料及其制备方法，所述导电橡胶复合材料在具有优异导电性能的同时，还具有很好的机械强度、耐高温性、耐腐蚀性及阻燃性，综合性能优异。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种高性能导电橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶80-100份、玄武岩短纤维16-20份、镀银玻璃微球粉体20-22份、碳纳米管4-6份、石墨烯0.8-1.2份、含氢硅油1-4份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-2份、乙烯基三甲氧基硅烷1-3份、氧化锌4-6份、纳米氢氧化镁2-3份、硬脂酸钠0.5-1.5份、硫化剂2-5份、纳米填料2-4份、防老化剂0.8-1.5份。优选地，所述高性能导电橡胶复合材由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶90份、玄武岩短纤维18份、镀银玻璃微球粉体21份、碳纳米管5份、石墨烯1份、含氢硅油3份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、氧化锌5份、纳米氢氧化镁2.5份、硬脂酸钠1份、硫化剂3份、纳米填料3份、防老化剂1份。优选地，所述硫化剂为2，5-二甲-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷。优选地，所述纳米填料为纳米氮化硅与纳米二氧化硅的混合物。优选地，所述防老化剂为4，4'-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺。高性能导电橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)称量：按比例称取各原料；(2)预处理：将玄武岩短纤维于丙酮中退浆1h，取出，烘干，得退浆玄武岩短纤维；将镀银玻璃微球粉体、碳纳米管、石墨烯、氧化锌、纳米氢氧化镁、硬脂酸钠、纳米填料、4，4'-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺混合均匀，得混合粉体；(3)改性处理：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到乙醇中，使其完全溶解后，加入退浆玄武岩短纤维，充分搅拌后喷雾干燥，使玄武岩短纤维表面包覆有一层γ-氨丙基三乙氧基硅烷，得改性玄武岩短纤维；将乙烯基三甲氧基硅烷加入到乙醇中，调节pH使其完全溶解，加入混合粉体，充分搅拌后喷雾干燥，使混合粉体表面包覆有一层乙烯基三甲氧基硅烷，得改性混合粉体；(4)混炼：先将甲基乙烯基硅橡胶在双辊开炼机上包辊，加入改性混合粉体，混炼均匀；然后加入改性玄武岩短纤维，混炼均匀；再加入含氢硅油，混炼均匀；最后加入2，5-二甲-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷，混炼均匀；将所得混合物经模压硫化，制得导电橡胶复合材料初品；将制得的导电橡胶复合材料初品在160-190℃的范围内烘干处理1-2h，得高性能导电橡胶复合材料。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术使用了具有良好导电性的导电填料作为导电填料，较高的填充体积保证了优异的导电性，其中添加少量的石墨烯就可显著提高橡胶复合材料的导电性，同时可提高复合材料的耐热性、拉伸性及韧性。2.本专利技术采用玄武岩短纤维作为主要的补强材料，在制备过程中将玄武岩短纤维先进行退浆处理，其有利于提高橡胶复合材料的拉伸强度，而使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对其进行改性，可有效提高玄武岩短纤维的相容性，最终使甲基乙烯基硅橡胶的拉伸强度、撕裂强度、耐高温性及耐腐蚀性得到明显提高。3.采用纳米氢氧化镁作为阻燃剂，其粒径小，比表面积大，颗粒在材料中能均匀分散，比微米级氢氧化镁更多的热量，可提高阻燃率并降低发烟量，大大提高材料的阻燃性能及力学性能。4.在制备中先将一部分原料进行改性处理，充分搅拌后喷雾干燥，增加了各原料组份的分散性及兼容性，使导电橡胶复合材料的综合性能更加优异。5.本专利技术制备方法简单易行，易于实现工业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术解决方案，实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。实施例1：一种高性能导电橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶90份、玄武岩短纤维18份、镀银玻璃微球粉体21份、碳纳米管5份、石墨烯1份、含氢硅油3份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、氧化锌5份、纳米氢氧化镁2.5份、硬脂酸钠1份、2，5-二甲-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷3份、纳米填料3份、4，4'-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺1份。所述纳米填料为纳米氮化硅与纳米二氧化硅的混合物。高性能导电橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)称量：按比例称取各原料；(2)预处理：将玄武岩短纤维于丙酮中退浆1h，取出，烘干，得退浆玄武岩短纤维；将镀银玻璃微球粉体、碳纳米管、石墨烯、氧化锌、纳米氢氧化镁、硬脂酸钠、纳米填料、4，4'-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺混合均匀，得混合粉体；(3)改性处理：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到乙醇中，使其完全溶解后，加入退浆玄武岩短纤维，充分搅拌后喷雾干燥，使玄武岩短纤维表面包覆有一层γ-氨丙基三乙氧基硅烷，得改性玄武岩短纤维；将乙烯基三甲氧基硅烷加入到乙醇中，调节pH使其完全溶解，加入混合粉体，充分搅拌后喷雾干燥，使混合粉体表面包覆有一层乙烯基三甲氧基硅烷，得改性混合粉体；(4)混炼：先将甲基乙烯基硅橡胶在双辊开炼机上包辊，加入改性混合粉体，混炼均匀；然后加入改性玄武岩短纤维，混炼均匀；再加入含氢硅油，混炼均匀；最后加入2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷，混炼均匀；将所得混合物经模压硫化，制得导电橡胶复合材料初品；将制得的导电橡胶复合材料初品在175℃下烘干处理1.5h，得高性能导电橡胶复合材料。实施例2：一种高性能导电橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶100份、玄武岩短纤维16份、镀银玻璃微球粉体22份、碳纳米管4份、石墨烯1.2份、含氢硅油1份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份、乙烯基三甲氧基硅烷1份、氧化锌6份、纳米氢氧化镁2份、硬脂酸钠1.5份、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷2份、纳米填料4份、4，4'-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺0.8份。所述纳米填料为纳米氮化硅与纳米二氧化硅的混合物。高性能导电橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)称量：按比例称取各原料；(2)预处理：将玄武岩短纤维于丙酮中退浆1h，取出，烘干，得退浆玄武岩短纤维；将镀银玻璃微球粉体、碳纳米管、石墨烯、氧化锌、纳米氢氧化镁、硬脂酸钠、纳米填料、4，4'-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺混合均匀，得混合粉体；(3)改性处理：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到乙醇中，使其完全溶解后，加入退浆玄武岩短纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能导电橡胶复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶80‑100份、玄武岩短纤维16‑20份、镀银玻璃微球粉体20‑22份、碳纳米管4‑6份、石墨烯0.8‑1.2份、含氢硅油1‑4份、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷1‑2份、乙烯基三甲氧基硅烷1‑3份、氧化锌4‑6份、纳米氢氧化镁2‑3份、硬脂酸钠0.5‑1.5份、硫化剂2‑5份、纳米填料2‑4份、防老化剂0.8‑1.5份。

【技术特征摘要】
1.一种高性能导电橡胶复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶80-100份、玄武岩短纤维16-20份、镀银玻璃微球粉体20-22份、碳纳米管4-6份、石墨烯0.8-1.2份、含氢硅油1-4份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-2份、乙烯基三甲氧基硅烷1-3份、氧化锌4-6份、纳米氢氧化镁2-3份、硬脂酸钠0.5-1.5份、硫化剂2-5份、纳米填料2-4份、防老化剂0.8-1.5份。2.根据权利要求1所述的高性能导电橡胶复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶90份、玄武岩短纤维18份、镀银玻璃微球粉体21份、碳纳米管5份、石墨烯1份、含氢硅油3份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、氧化锌5份、纳米氢氧化镁2.5份、硬脂酸钠1份、硫化剂3份、纳米填料3份、防老化剂1份。3.根据权利要求2所述的高性能导电橡胶复合材料，其特征在于，所述硫化剂为2，5-二甲-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷。4.根据权利要求2所述的高性能导电橡胶复合材料，其特征在于，所述纳米填料为纳米氮化硅与纳米二氧化硅的混合物。5.根据权利要求1所述的高性能导电橡胶复合材料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春毅，
申请(专利权)人：吴中区穹窿山天仲高分子材料技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32