一种抗静电硅橡胶制造技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种抗静电硅橡胶。硅橡胶是一种优良的绝缘材料，在使用过程中，表面容易积累电荷产生静电，导致硅橡胶材料易吸附灰尘，并且在某些场合带来安全隐患。基于上述问题，本发明专利技术提供一种抗静电硅橡胶，将钛酸偶联剂改性的石墨烯作为偶联剂改性的石墨烯与改性聚苯胺在硅橡胶制品中协同作用，形成大量的导电通路，大大提高了硅橡胶制品的抗静电性能，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电硅橡胶
本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种抗静电硅橡胶。
技术介绍
硅橡胶是一种优良的绝缘材料，在使用过程中，表面容易积累电荷产生静电，导致硅橡胶材料易吸附灰尘，并且在某些场合带来安全隐患。为了提高硅橡胶材料在使用过程中的安全可靠性，在确保其机械性能满足使用要求的前提下，需要对其进行抗静电处理。通常采用表面涂布偶联剂改性的石墨烯法、添加导电填料法，表面涂布偶联剂改性的石墨烯的方法虽然效果明显，但是抗静电性能难以持久，在使用过程中偶联剂改性的石墨烯容易脱落或失去抗静电性，而添加导电填料的方法则可以克服这些缺点。石墨烯是一种碳质新材料，具有优异的电学、热学和力学性能，石墨烯不仅具有很高的杨氏模量和热导率，其载流子迁移率可达200000cm2V-1s-1，超过商用硅片迁移率的10倍以上，所以石墨烯还具有非常高的电导率，达6000S/cm。据报道，在高分子聚合物中加入石墨烯，石墨烯可作为聚合物当中的导电通路，通过它来转移电子，从而使聚合物具有抗静电的作用(刘寅.石墨烯/碳纳米管/硅橡胶导电复合材料的研究[D].青岛科技大学,2011.)。炭黑、碳纤维和膨胀石墨同样可以起到导电通路的作用，但石墨烯能以较低的填充量就可以达到较好的导电性能。实际应用中发现，单纯的石墨烯添加到硅橡胶体系中，石墨烯粒子之间非常容易团聚，而且石墨烯与硅橡胶材料体系的相容性较差，对硅橡胶材料抗静电性能的提升非常有限。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术要解决的技术问题是：硅橡胶是一种优良的绝缘材料，在使用过程中，表面容易积累电荷产生静电，导致硅橡胶材料易吸附灰尘，并且在某些场合带来安全隐患。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种抗静电硅橡胶，以质量份数计，包括以下成分：具体地，所述偶联剂改性的石墨烯按照以下方法制备：(1)将150mgGO分散在20mL去离子水中，超声分散均匀，加入30mg六水合硝酸钴，超声分散均匀，加入1mL甲醛，再加入250mg三聚氰胺，搅拌均匀后，将混合物置于高压水热反应釜中，180℃下水热反应10h，然后将得到的产物置于80℃的真空干燥箱进行干燥，即得到Co-NG。(2)将Co-NG加入到250mL摩尔浓度为1mol/l的盐酸溶液中，80℃下洗涤3次，然后用去离子水洗涤至中性后进行真空干燥，得到改性石墨烯；(3)将的改性石墨烯加入到质量分数为3％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液中搅拌30min，改性石墨烯与钛酸酯偶联剂乙醇溶液的重量比为5:1，之后将产品置于100℃下干燥120min，得到偶联剂改性的石墨烯。具体地，所述改性聚苯胺按照以下方法制备：将1mol/L的盐酸溶液与1g聚苯胺混合，两者质量比为2:1，然后将0.2g过硫酸铵的饱和水溶液滴加到混合溶液中，15℃下聚合24h，产物依次用质量浓度为15％的氨水和去离子水洗涤至滤液无色，最后将得到的产物真空干燥，即得到PAN粉末；然后将PAN粉末与15mL浓度为1mol/L的盐酸溶液混合并不断搅拌12h，反应后的产物用去离子水洗涤5次后真空干燥，即得到改性聚苯胺。具体地，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶生胶、二甲基乙烯基硅橡胶生胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶或氟硅橡胶生胶。具体地，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。具体地，所述硫化剂为过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化对甲基苯甲酰或2,5二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷。具体地，抗静电硅橡胶按照以下方法制备：(1)将硅橡胶生胶、表面处理剂、气相白炭黑、偶联剂改性的石墨烯、改性聚苯胺加入到啮合机中，室温混炼0.5h，升温至150-160℃，抽真空混炼2-4h，混炼结束后，加入硫化剂和偶联剂，在开炼机中混炼均匀，得到硅橡胶混炼胶；(2)将硅橡胶混炼胶裁切成尺寸和重量符合制品要求的条或块状，置于已预热好的模具中，加压成型，在置于180℃的烘箱中进行二次硫化，即得到抗静电硅橡胶。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的将钛酸偶联剂改性的石墨烯作为偶联剂改性的石墨烯与改性聚苯胺在硅橡胶制品中协同作用，形成大量的导电通路，大大提高了硅橡胶制品的抗静电性能；(2)本专利技术将钴盐、含氮化合物与氧化石墨烯混合一起进行溶剂热反应，得到氮掺杂、钴纳米粒子负载的Co-NG三维多孔结构，然后采用酸洗的方式去除Co-NG中的Co元素，最后采用钛酸偶联剂对石墨烯进行表面改性得到偶联剂改性的石墨烯，偶联剂改性的石墨烯中的氮元素可以改变碳材料的电负性，使得氮原子周围的碳原子带有更多的正电荷，当硅橡胶制品受摩擦易产生负电荷，氮原子周围带有正电荷的碳原子可以中和一部分电子；酸洗除去的Co纳米粒子，为偶联剂改性的石墨烯引入了更多的活性空位，使得与偶联剂改性的石墨烯相接触的改性聚苯胺上的电子非常容易的跃迁到偶联剂改性的石墨烯的活性空位上，更好的加快硅橡胶制品中累积电荷向外界传导的速度，以中和硅橡胶制品内部的负电荷，消除静电；(2)质子酸化的改性聚苯胺与硅橡胶体系的相容性较好，添加到硅橡胶材料体系中，其结构中含有很多刚性的环，使其分子结构不易发生扭转，能够保持良好的线性形状，与偶联剂改性的石墨烯协同作用，形成较多的导电通路，进一步提高硅橡胶制品的抗静电效果，但改性聚苯胺的含量也不易过多，否则，改性聚苯胺会与偶联剂改性的石墨烯分子结构形成一定的交叉缠绕，在一定程度上会阻碍累积电荷向硅橡胶制品的外表面传输，对提高硅橡胶制品的抗静电效果不利。具体实施方式现在结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术以下实施例和对比例所使用的偶联剂改性的石墨烯按照以下方法制备：(1)将150mgGO分散在20mL去离子水中，超声分散均匀，加入30mg六水合硝酸钴，超声分散均匀，加入1mL甲醛，再加入250mg三聚氰胺，搅拌均匀后，将混合物置于高压水热反应釜中，180℃下水热反应10h，然后将得到的产物置于80℃的真空干燥箱进行干燥，即得到Co-NG。(2)将Co-NG加入到250mL摩尔浓度为1mol/l的盐酸溶液中，80℃下洗涤3次，然后用去离子水洗涤至中性后进行真空干燥，得到改性石墨烯；(3)将的改性石墨烯加入到质量分数为3％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液中搅拌30min，改性石墨烯与钛酸酯偶联剂乙醇溶液的重量比为5:1，之后将产品置于100℃下干燥120min，得到偶联剂改性的石墨烯。本专利技术以下实施例和对比例所使用的改性聚苯胺按照以下方法制备：将1mol/L的盐酸溶液与1g聚苯胺混合，两者质量比为2:1，然后将0.2g过硫酸铵的饱和水溶液滴加到混合溶液中，15℃下聚合24h，产物依次用质量浓度为15％的氨水和去离子水洗涤至滤液无色，最后将得到的产物真空干燥，即得到PAN粉末；然后将PAN粉末与15mL浓度为1mol/L的盐酸溶液混合并不断搅拌12h，反应后的产物用去离子水洗涤5次后真空干燥，即得到改性聚苯胺。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗静电硅橡胶，其特征在于，以质量份数计，包括以下成分：/n硅橡胶生胶 100份/n气相白炭黑 30-50份/n硫化剂 1-3份/n偶联剂改性的石墨烯 3-5份/n改性聚苯胺 1-2份/n偶联剂 1-2份/n表面处理剂 1-3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗静电硅橡胶，其特征在于，以质量份数计，包括以下成分：
硅橡胶生胶100份
气相白炭黑30-50份
硫化剂1-3份
偶联剂改性的石墨烯3-5份
改性聚苯胺1-2份
偶联剂1-2份
表面处理剂1-3份。


2.根据权利要求1所述的一种抗静电硅橡胶，其特征在于，所述偶联剂改性的石墨烯按照以下方法制备：
（1）将150mgGO分散在20mL去离子水中，超声分散均匀，加入30mg六水合硝酸钴，超声分散均匀，加入1mL甲醛，再加入250mg三聚氰胺，搅拌均匀后，将混合物置于高压水热反应釜中，180℃下水热反应10h，然后将得到的产物置于80℃的真空干燥箱进行干燥，即得到Co-NG。


3.（2）将Co-NG加入到250mL摩尔浓度为1mol/l的盐酸溶液中，80℃下洗涤3次，然后用去离子水洗涤至中性后进行真空干燥，得到改性石墨烯；
（3）将的改性石墨烯加入到质量分数为3%的钛酸酯偶联剂乙醇溶液中搅拌30min，改性石墨烯与钛酸酯偶联剂乙醇溶液的重量比为5:1，之后将产品置于100℃下干燥120min，得到偶联剂改性的石墨烯。


4.根据权利要求1所述的一种抗静电硅橡胶，其特征在于，所述改性聚苯胺按照以下方法制备：
将1mol/L的盐酸溶液与1g聚苯胺混合，两者质量比为2:1，然后将0.2g过硫酸铵的饱和水溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉贞，
申请(专利权)人：苏州欧纳克纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32