杨绪迎,吴文彪(北京橡胶工业研究设计院,北京 100039)
摘要:研究炭黑品种及用量对硅橡胶导电性能和物理性能的影响。结果表明,乙炔炭黑填充的硅橡胶导电性能优于炭黑N234或N293填充的硅橡胶;随着炭黑用量的增大,硅橡胶邵尔A型硬度增大,拉伸强度和拉断伸长率先增大后减小,体积电阻率先增大后趋于稳定。
关键词:硅橡胶;炭黑;导电性能
中图分类号:TQ333.93;TQ330.38+1文献标识码:B文章编号:1000-890X(2007)11-0677-02
目前,世界硅橡胶年消耗量约为22万t,其中导电产品虽然所占份额不大,但发展比较迅速。近年来,导电硅橡胶在高电压技术、电子技术及医疗设备等领域的应用不断增加[1]。导电硅橡胶是将导电性物质分散在绝缘的有机硅聚合物中,而使其具有导电性能。常用的导电性物质有金、银、铜、钯、钼、钴、石墨、炭黑、碳纤维、镀银铝、镀银铜、镀银碳纤维、镀银玻璃球和玻璃纤维等。目前应用最广泛的导电填料是银粉和导电炭黑。银粉具有优异的导电性能和导电稳定性,但价格昂贵。导电炭黑虽然导电性能一般,但价格较低,且与聚合物基体的结合能力强。导电物质的品种和用量及加工方法等对硅橡胶物理性能和导电性能均有影响。
本工作研究炭黑品种及用量对硅橡胶导电性能和物理性能的影响。
1 实验
1.1 主要原材料
硅橡胶(端羟基聚二甲基硅氧烷),牌号107,粘度为20 Pa·s,上海华润化工公司产品;正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基锡,上海华润化工公司产品;乙炔炭黑,牌号250G,上海昊化化工有限公司产品;炭黑N234,抚顺炭黑厂产品;炭黑N293,天津海豚炭黑有限公司产品。
1.2 基本配方
硅橡胶 100,正硅酸乙酯 6,二月桂酸二丁基锡 4,炭黑 变品种、变量。
1.3 试样制备
按配比将硅橡胶、交联剂、催化剂与炭黑混合,搅拌均匀后装模,室温硫化24 h以上。
1.4 性能测试
邵尔A型硬度按GB/T 531—1999测试;拉伸性能按GB/T 528—1998测试;体积电阻率(ρ)按GB/T 2439—2001测试。
2 结果与讨论
2.1 导电性能
炭黑品种和用量对硅橡胶体积电阻率的影响如图1所示。从图1可以看出,填充乙炔炭黑的硅橡胶导电性能明显优于填充炭黑N234和N293的硅橡胶。分析原因认为,炭黑填充硅橡胶的导电性能主要取决于炭黑的粒径和结构度,炭黑粒径越小、相对结构度越高,硅橡胶的导电性能越好[2]。由于乙炔炭黑的结构度明显高于炭黑N234和N293,因此乙炔炭黑填充硅橡胶的导电性能最好。
从图1还可以看出,随着炭黑用量的增大,硅橡胶体积电阻率先明显减小后趋于稳定。当炭黑用量较小时,硅橡胶的体积电阻率很大,这是由于此时炭黑颗粒之间是分离的,尚未形成导电路径;随着炭黑用量的增大,炭黑不断聚集,形成导电路径,硅橡胶的体积电阻率减小;当炭黑用量达到临界值后,炭黑聚集体之间的接触电阻变化不明显,硅橡胶的导电性能变化不大[3]。
2.2 物理性能
炭黑品种和用量对硅橡胶邵尔A型硬度、拉伸强度和拉断伸长率的影响分别如图2~4所示。从图2~4可以看出,随着炭黑用量的增大,硅橡胶邵尔A型硬度增大,拉伸强度和拉断伸长率先增大后减小。分析原因认为,炭黑用量过大,硅橡胶内部形成微团状炭黑聚集体,从而影响交联网络的形成,削弱炭黑粒子与硅橡胶分子链间的相互作用,导致硅橡胶的强伸性能下降。综上所述,在确保硅橡胶导电性能的前提下,应适当控制炭黑的用量,以保证导电硅橡胶的物理性能。
3 结论
(1)乙炔炭黑填充硅橡胶的体积电阻率明显高于炭黑N234或N293填充的硅橡胶;随着炭黑用量的增大,硅橡胶的体积电阻率先增大后趋于稳定。
(2)随着炭黑用量的增大,导电硅橡胶邵尔A型硬度增大,拉伸强度和拉断伸长率先增大后减小。
