硅橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硅橡胶复合材料，其采用碳纳米管作为填料来代替应当以高含量添加的炭黑，以向具有绝缘性质的硅橡胶提供导电性，因而即使采用低含量的碳纳米管也至少具有采用高含量的炭黑的情况下的导电性。

Silicone rubber composites and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅橡胶复合材料及其制备方法
本申请要求于2017年01月23日提交的韩国专利申请第10-2017-0010429、10-2017-0010431和10-2017-0010432号以及于2017年12月21日提交的韩国专利申请第10-2017-0177247号的优先权的权益，其全部公开内容通过引用并入本文中。本专利技术涉及一种具有均匀的表面电阻率和体积电阻率的硅橡胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚硅氧烷(silicone)是指其中氧原子与具有有机基团的硅(Si)原子彼此连接的聚合物。即，其是通过硅氧烷键(Si-O-Si)来连接有机基团键合的硅原子的聚合物。聚硅氧烷并非天然材料，而是完全人工合成的。硅橡胶是通过将各种填料，如二氧化硅添加至由硅作为原料形成的硅氧烷聚合物中而制备的。硅橡胶根据固化温度分为通过加热而固化至极大程度的HTV(高温硫化)硅橡胶和在室温下固化的RTV(室温硫化)硅橡胶。然而，近些年来，随着通过加成反应形成的液态硅橡胶的商业化，仅仅根据常规固化温度来对硅橡胶进行分类是不够的。结果，根据聚合物的聚合度或粘度对硅橡胶重新分类，由此硅橡胶大致分为固态硅橡胶(HCR)、液态硅橡胶(LSR)和室温硫化硅橡胶(RTV)。根据生产方法和添加的填料，硅橡胶的特征在于其耐热性、耐寒性、耐候性、导电性、耐蒸汽性、耐油性、阻燃性、耐辐射性和无毒性。其广泛用于国防和航空航天工业、汽车及其需要高可靠性和稳定性的应用领域。由于其优异的电性能，硅橡胶也广泛用于先进的电气和电子工业中。具有优异的弹性的硅橡胶具有突出的优异特性，由此在设计弹性部件时无需考虑弹性。硅橡胶与普通有机橡胶没有化学相似性，但其与有机橡胶的相似性在于，硅橡胶和普通有机橡胶在它们的物理性质方面具有膨胀和收缩性质、弹性、排斥性和柔韧性。然而，一旦向它们施加物理或化学外力，它们即显示出不同的性质。虽然普通橡胶在室温下具有比硅橡胶更优良的物理性能，但其性能如拉伸强度、伸长率和耐磨性容易因高温或低温环境或化学品而劣化。然而，对于更宽范围的温度和化学品，硅橡胶在原始性能上不会发生显著变化。硅橡胶具有在分子中具有低比例的碳的独特化学结构。其在高电压下展现出优异的抗电弧和电晕放电性，因此其被广泛用作常规的绝缘材料。即使将其燃烧，仍然存在作为绝缘材料的二氧化硅，因此其可以在严格条件下用作绝缘体。而且，其可以通过添加导电填料，如特殊炭黑来制造导电硅橡胶。
技术实现思路
[技术问题]本专利技术要解决的问题在于提供一种硅橡胶复合组合物，用于具有均匀的表面电阻率和体积电阻率的硅橡胶复合材料。本专利技术要解决的其它问题在于提供一种具有改善的机械性能的导电硅橡胶复合组合物。本专利技术要解决的另一个问题在于提供一种由所述硅橡胶复合组合物制备的硅橡胶复合材料。本专利技术还提供了一种制备所述硅橡胶复合材料的方法。[技术方案]为了解决本专利技术的问题，提供了一种硅橡胶复合组合物，其包含固态硅橡胶和具有500以上的长度/直径(L/D)值的碳纳米管。根据一个方面，所述碳纳米管的长度/直径(L/D)值可以为5000以下。根据一个方面，所述碳纳米管是被压缩或未被压缩的，且在与固态硅橡胶共混之前可以具有25kg/m3以上的堆积密度。根据一个方面，相对于100重量份的所述硅橡胶，所述组合物可以包含0.2至10重量份的碳纳米管。根据一个方面，相对于100重量份的所述硅橡胶，所述组合物可以进一步包含5至15重量份的炭黑。根据一个方面，所述碳纳米管与所述炭黑以1:5至1:20的重量比被包含，并且相对于100重量份的所述固态硅橡胶，所述碳纳米管和所述炭黑的总含量可以为10重量份以上且15重量份以下。根据一个方面，所述固态硅橡胶可以为不具有流动性的固体或半固体状态，如果冻状或布丁状。本专利技术还提供了由以上所述的硅橡胶复合组合物制备的硅橡胶复合材料。根据一个方面，所述硅橡胶复合材料的比重可以为1.18以下。根据另一个方面，所述硅橡胶复合材料可以具有60以上的硬度。根据另一个方面，所述硅橡胶复合材料可以具有10^7Ω/sq以下的表面电阻率。根据另一个方面，所述硅橡胶复合材料可以具有20Ω·cm以下的体积电阻率。根据另一个方面，所述硅橡胶复合材料可以具有300％以上的伸长率。本专利技术还提供了一种生产硅橡胶复合材料的方法，其包括以下步骤：将碳纳米管，或碳纳米管和炭黑加入固态硅橡胶中以制备混合物；捏合所述混合物；将固化剂共混至捏合的混合物中；以及将含有固化剂的共混物固化并压缩成型，其中，所述碳纳米管的长度/直径(L/D)值为500以上。[有益效果]在本专利技术中，通过采用具有特定长度/直径(L/D)值的碳纳米管作为导电填料来代替应当以高含量添加的炭黑以赋予绝缘硅橡胶导电性，可以提供一种硅橡胶复合材料，其不仅即使在含量很少时也展现出高的导电性，而且还具有改善的机械性能，如硅橡胶复合材料的伸长率和硬度。另外，通过添加具有特定长度/直径(L/D)值的碳纳米管和炭黑共同作为导电填料，可以提供一种硅橡胶复合材料，其展现出比单独采用炭黑作为导电填料时更低的表面电阻率和更低的体积电阻率，允许提供所述复合材料的显著改善的导电性，并且由于所述复合材料的表面电阻率和体积电阻率的位置上的较小变化而展现出整体上的非常均匀的导电性。附图说明图1示意性地显示了复合材料中炭黑和/或碳纳米管的分布。图2显示了根据实施例和对比实施例的硅橡胶复合材料的滑动特性。具体实施方式由于可以在本专利技术中进行各种修改和变化，因此在附图中显示的是特定的实施例，并且将会在详细说明中对其进行详细地描述。然而，应当理解的是，本专利技术并不旨在受限于特定的实施方式，而是包括落入本专利技术的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。在下面的描述中，如果断定公知的功能或结构可能会模糊本专利技术的主旨，则不对其进行详细地描述。采用基于碳的导电材料，如炭黑作为填料以赋予具有绝缘性质的硅橡胶导电性。为了采用这种炭黑来获得足够的导电性，应当混合10重量％以上的炭黑。然而，由于添加了大量的炭黑，因而存在会发生生产过程中的分散性劣化以及模塑制品脱落的问题。另外，尽管含量如此之高，但表面电阻率达到10^6至10^7Ω/sq，从而难以获得足够的导电性。因此，本专利技术提供了一种硅橡胶复合组合物，其采用具有特定L/D值的碳纳米管作为导电填料，由此提供了一种硅橡胶复合材料，其即使具有与采用炭黑的情况相比明显较低的含量，也能展现出优异的导电性。具体地，本专利技术提供了一种硅橡胶复合组合物，其包含固态硅橡胶和具有500以上的长度/直径(L/D)值的碳纳米管。对于固态硅橡胶，固相是指不具有流动性的固体或半固体状态，如果冻状或布丁状。例如，所述固态硅橡胶可以为HCR(高稠度橡胶)聚硅氧烷，或者可以通过将二氧化硅和其它添加剂如催化剂添加到液态硅氧烷聚合物中而制成固体状态。根据一个实施方式，所述碳纳米管的长度/直径(L/D)值可以为500以上，或600以上，或700以上，或800以上，或900以上，或1000以上，以及5000以下，或4000以下，或3000以下，或2000以下。所述L/D值越高，所述碳纳米管的接触点越多。由此，更大的L/D值是更加优选的，以在较低含量的碳纳米管下获得高的导电性。然而，当所述L/D值太大时，体积密度变大，并且可加工性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅橡胶复合组合物，其包含固态硅橡胶和具有500以上的长度/直径(L/D)值的碳纳米管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.23 KR 10-2017-0010429;2017.01.23 KR 10-2011.一种硅橡胶复合组合物，其包含固态硅橡胶和具有500以上的长度/直径(L/D)值的碳纳米管。2.根据权利要求1所述的硅橡胶复合组合物，其中，所述碳纳米管的长度/直径(L/D)值为5000以下。3.根据权利要求1所述的硅橡胶复合组合物，其中，所述碳纳米管是被压缩或未被压缩的，且在与所述固态硅橡胶共混之前具有25kg/m3以上的堆积密度。4.根据权利要求1所述的硅橡胶复合组合物，其中，相对于100重量份的所述硅橡胶，所述组合物包含0.2至10重量份的碳纳米管。5.根据权利要求4所述的硅橡胶复合组合物，其中，相对于100重量份的所述硅橡胶，所述组合物进一步包含5至15重量份的炭黑。6.根据权利要求5所述的硅橡胶复合组合物，其中，以1:5至1:20的重量比包含所述碳纳米管与所述炭黑，并且相对于100重量份的所述固态硅橡胶，所述碳纳米管和所述炭黑的总...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炯植，金坪杞，金世贤，曹东铉，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR