一种耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料，它是由如下质量份数的组分制成的：氟橡胶100份、碳纳米管3～10份、白炭黑10～20份、石墨5～10份、氧化镁5～10份、氢氧化钙3～6份、棕榈蜡1～2份、双酚AF 1～2份、促进剂BPP 0.3～1份。本发明专利技术橡胶复合材料具有耐高温、抗撕裂、导电、耐油脂、耐化学腐蚀等优异的特性，电阻率达到100Ω

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于橡胶领域，涉及导电橡胶，具体涉及一种耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和技术的进步，橡胶复合材料的应用范围越来越广，对橡胶复合材料的要求也越来越高。复合型导电橡胶材料是填充导电填料的橡胶材料经过混炼和硫化制成的功能性复合材料，利用其导电特性，可以对设备起到静电防护、电磁防护、电腐蚀防护等保护作用。
[0003]目前，导电橡胶材料主要存在电阻率较高、导电性能较差的不足，不能满足特殊场景的需求。比如电机中在运行过程中，转轴与轴承产生电压，电压高到一定程度就会产生放电，烧蚀轴承，最终会造成设备停机。越来越多的机械设备极限转速高达2～3万转/分钟，橡胶复合材料需要同时具备耐高温、抗撕裂、耐磨等特性才能直接应用于高转速场景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料，可以应用于高转速环境、有较高导电性能要求的场所。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料，它是由如下质量份数的组分制成的：氟橡胶100份、碳纳米管3～10份、白炭黑10～20份、石墨5～10份、氧化镁5～10份、氢氧化钙3～6份、棕榈蜡1～2份、双酚AF 1～2份、促进剂BPP 0.3～1份。
[0007]所述的氟橡胶为26型氟橡胶。
[0008]优选的，所述的氟橡胶为低门尼粘度26型氟橡胶或低门尼粘度26型氟橡胶和高门尼粘度26型氟橡胶的组合。
[0009]所述的氟橡胶为低门尼粘度26型氟橡胶和高门尼粘度26型氟橡胶的组合时，所述的低门尼粘度氟橡胶和高门尼粘度氟橡胶的质量比为30:70～100:0。
[0010]所述的低门尼粘度26型氟橡胶的门尼粘度为30(ML
(1+10min)
121℃)；所述的高门尼粘度26型氟橡胶的门尼粘度为50(ML
(1+10min)
121℃)。
[0011]具体的，所述的低门尼粘度26型氟橡胶可以选自氟橡胶2601，所述的高门尼粘度26型氟橡胶选自氟橡胶2602。
[0012]所述的碳纳米管的管径为9nm，长度为10～70μm。
[0013]所述的白炭黑为碱性白炭黑(7.5＜pH＜9.0)；具体的，所述的白炭黑为白炭黑ER(pH为8.1)。
[0014]所述的石墨的固定碳含量大于80％。
[0015]所述的氧化镁为高活性氧化镁。一般的，高活性氧化镁的比表面积＞120m2/g。
[0016]所述的氢氧化钙为纯度＞97％的高纯氢氧化钙；具体可以选用氢氧化钙NICC5000
(纯度为97.7％)。
[0017]本专利技术的另一个目的是提供一种所述的耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料的制备方法，包括：
[0018]步骤(1)、将开炼机辊温调节为40～50℃，通过开炼机对氟橡胶和碳纳米管进行预混处理，待物料完全混合后，薄通处理4次，打卷后停放16小时；
[0019]步骤(2)、将开炼机辊温调节为50～60℃，将步骤(1)得到的混合物料在开炼机上包辊，加入白炭黑、石墨、氧化镁、氢氧化钙、棕榈蜡，进行混炼，待上述物料完全混合后，加入双酚AF、促进剂BPP，待双酚AF、促进剂BPP完全吃入后，薄通3次，打卷3次，得到混炼胶；
[0020]步骤(3)、采用平板硫化机，混炼胶在温度160～175℃下进行硫化成型；在采用烘箱，在温度200～220℃下进行二段硫化，得到耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料。
[0021]步骤(3)中，二次硫化的时间为10～15h。
[0022]本专利技术的另一个目的是提供所述的耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料在制备轴承密封件的应用。由本专利技术提供的耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料制得的轴承密封件能够在较高的转速及较高的温度下长期运行，在轴承内外两侧提供了导电通路，起到为轴承提供电腐蚀防护的作用，从而使设备运行的更加稳定。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]本专利技术选择氟橡胶作为基体，选择碳纳米管作为导电助剂，氟橡胶大分子中，氟原子电负性极强，C
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F键能大，氟原子共价半径小，因此氟橡胶大分子主链具有优异的稳定性，使氟橡胶具有耐高温、耐油、耐化学腐蚀等特性。碳纳米管是典型的一维纳米材料，具有优异的导电、传热性能，其电导率可达到106S/m，能够通过较高的电流密度，其热导率大于3000W/(m
·
K)，传热性能优良，本专利技术通过控制碳纳米管的用量，不仅能够兼顾胶料加工性能，同时能够赋予胶料优异的导电性能和抗撕裂性能，同时由于碱性白炭黑比普通炭黑(如热裂解炭黑N990)更耐高温，加入碱性白炭黑后，本专利技术复合材料具有较好的抗热撕裂性能。普通白炭黑使胶料工艺性能差，特别是胶料的流动性能差，压缩永久变形也不好，采用碱性白炭黑，胶料工艺性能好，且白炭黑主要成分是SiO2，SiO2具有耐高温、不燃的特性，同时具有补强作用，并提高制品的硬度、耐热性。石墨是炭的片状结晶物，能传热、导电、耐高温。氧化镁作为吸酸剂中和硫化过程中析出的氟化氢；氢氧化钙用于氟橡胶中，兼做吸酸剂和硫化活性剂；同时，氧化镁和氢氧化钙同时作为硫化活性剂和热稳定剂，在硫化过程中起活化作用，提高交联速度；赋予硫化胶较好的热稳定性。棕榈蜡的作用是改善加工性能，起内润滑作用以改善流动性、脱模性。硫化剂双酚AF、促进剂BPP的作用是使复合材料硫化成型。
[0025]在氟橡胶、碳纳米管、石墨、白炭黑的配合下，一方面胶料能够长期耐受较高的温度，一方面碳纳米管、石墨能够快速将生热部位产生的热量传导至低温部位，起到改善耐高温性能的作用，同时使本专利技术橡胶复合材料具有优异的抗撕裂、导电性能；本专利技术橡胶复合材料具有耐高温、抗撕裂、导电、耐油脂、耐化学腐蚀等优异的特性，电阻率达到100Ω
·
cm水平，与传统的超导电材料(填充金属粉、金属纤维)相比具有成本低、撕裂性能更好、力学性能更好的特点，可应用于导电、电磁防护、电腐蚀防护等场景。
[0026]如在电机使用场所使用本专利技术耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料制得的零部件，可以降低轴电压，从而起到烧蚀防护的作用，延长设备使用寿命；本专利技术耐高温、抗撕
裂、导电橡胶复合材料导电性能优异，可以大幅度降低轴电压，比如在实际的应用中可将轴电压从20V降至5V，具有优异的电腐蚀防护作用。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例都属于本专利技术保护的范围。
[0028]表1.实施例1
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实施例4耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料的配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料，其特征在于：它是由如下质量份数的组分制成的：氟橡胶100份、碳纳米管3～10份、白炭黑10～20份、石墨5～10份、氧化镁5～10份、氢氧化钙3～6份、棕榈蜡1～2份、双酚AF 1～2份、促进剂BPP 0.3～1份。2.根据权利要求1所述的耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料，其特征在于：所述的氟橡胶为26型氟橡胶。3.根据权利要求1或2所述的耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料，其特征在于：所述的氟橡胶为低门尼粘度26型氟橡胶或低门尼粘度26型氟橡胶和高门尼粘度26型氟橡胶的组合；所述的氟橡胶为低门尼粘度26型氟橡胶和高门尼粘度26型氟橡胶的组合时，所述的低门尼粘度氟橡胶和高门尼粘度氟橡胶的质量比为30:70～100:0。4.根据权利要求3所述的耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料，其特征在于：所述的低门尼粘度26型氟橡胶的门尼粘度为30(ML
(1+10min)
121℃)；所述的高门尼粘度26型氟橡胶的门尼粘度为50(ML
(1+10min)
121℃)。5.根据权利要求1所述的耐高温、抗撕裂的导电橡胶复合材料，其特征在于：所述的碳纳米管的管径为9nm，长度为10～70μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：任建民，王亮燕，尹士涛，侯家瑞，陶平，
申请(专利权)人：南京利德东方橡塑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：