楊緒迎,吳文彪(北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院,北京 100039)
摘要:研究炭黑品種及用量對(duì)硅橡膠導(dǎo)電性能和物理性能的影響。結(jié)果表明,乙炔炭黑填充的硅橡膠導(dǎo)電性能優(yōu)于炭黑N234或N293填充的硅橡膠;隨著炭黑用量的增大,硅橡膠邵爾A型硬度增大,拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率先增大后減小,體積電阻率先增大后趨于穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞:硅橡膠;炭黑;導(dǎo)電性能
中圖分類號(hào):TQ333.93;TQ330.38+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1000-890X(2007)11-0677-02
目前,世界硅橡膠年消耗量約為22萬(wàn)t,其中導(dǎo)電產(chǎn)品雖然所占份額不大,但發(fā)展比較迅速。近年來(lái),導(dǎo)電硅橡膠在高電壓技術(shù)、電子技術(shù)及醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加[1]。導(dǎo)電硅橡膠是將導(dǎo)電性物質(zhì)分散在絕緣的有機(jī)硅聚合物中,而使其具有導(dǎo)電性能。常用的導(dǎo)電性物質(zhì)有金、銀、銅、鈀、鉬、鈷、石墨、炭黑、碳纖維、鍍銀鋁、鍍銀銅、鍍銀碳纖維、鍍銀玻璃球和玻璃纖維等。目前應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)電填料是銀粉和導(dǎo)電炭黑。銀粉具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和導(dǎo)電穩(wěn)定性,但價(jià)格昂貴。導(dǎo)電炭黑雖然導(dǎo)電性能一般,但價(jià)格較低,且與聚合物基體的結(jié)合能力強(qiáng)。導(dǎo)電物質(zhì)的品種和用量及加工方法等對(duì)硅橡膠物理性能和導(dǎo)電性能均有影響。
本工作研究炭黑品種及用量對(duì)硅橡膠導(dǎo)電性能和物理性能的影響。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 主要原材料
硅橡膠(端羥基聚二甲基硅氧烷),牌號(hào)107,粘度為20 Pa·s,上海華潤(rùn)化工公司產(chǎn)品;正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基錫,上海華潤(rùn)化工公司產(chǎn)品;乙炔炭黑,牌號(hào)250G,上海昊化化工有限公司產(chǎn)品;炭黑N234,撫順炭黑廠產(chǎn)品;炭黑N293,天津海豚炭黑有限公司產(chǎn)品。
1.2 基本配方
硅橡膠 100,正硅酸乙酯 6,二月桂酸二丁基錫 4,炭黑 變品種、變量。
1.3 試樣制備
按配比將硅橡膠、交聯(lián)劑、催化劑與炭黑混合,攪拌均勻后裝模,室溫硫化24 h以上。
1.4 性能測(cè)試
邵爾A型硬度按GB/T 531—1999測(cè)試;拉伸性能按GB/T 528—1998測(cè)試;體積電阻率(ρ)按GB/T 2439—2001測(cè)試。
2 結(jié)果與討論
2.1 導(dǎo)電性能
炭黑品種和用量對(duì)硅橡膠體積電阻率的影響如圖1所示。從圖1可以看出,填充乙炔炭黑的硅橡膠導(dǎo)電性能明顯優(yōu)于填充炭黑N234和N293的硅橡膠。分析原因認(rèn)為,炭黑填充硅橡膠的導(dǎo)電性能主要取決于炭黑的粒徑和結(jié)構(gòu)度,炭黑粒徑越小、相對(duì)結(jié)構(gòu)度越高,硅橡膠的導(dǎo)電性能越好[2]。由于乙炔炭黑的結(jié)構(gòu)度明顯高于炭黑N234和N293,因此乙炔炭黑填充硅橡膠的導(dǎo)電性能最好。
從圖1還可以看出,隨著炭黑用量的增大,硅橡膠體積電阻率先明顯減小后趨于穩(wěn)定。當(dāng)炭黑用量較小時(shí),硅橡膠的體積電阻率很大,這是由于此時(shí)炭黑顆粒之間是分離的,尚未形成導(dǎo)電路徑;隨著炭黑用量的增大,炭黑不斷聚集,形成導(dǎo)電路徑,硅橡膠的體積電阻率減小;當(dāng)炭黑用量達(dá)到臨界值后,炭黑聚集體之間的接觸電阻變化不明顯,硅橡膠的導(dǎo)電性能變化不大[3]。
2.2 物理性能
炭黑品種和用量對(duì)硅橡膠邵爾A型硬度、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率的影響分別如圖2~4所示。從圖2~4可以看出,隨著炭黑用量的增大,硅橡膠邵爾A型硬度增大,拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率先增大后減小。分析原因認(rèn)為,炭黑用量過(guò)大,硅橡膠內(nèi)部形成微團(tuán)狀炭黑聚集體,從而影響交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成,削弱炭黑粒子與硅橡膠分子鏈間的相互作用,導(dǎo)致硅橡膠的強(qiáng)伸性能下降。綜上所述,在確保硅橡膠導(dǎo)電性能的前提下,應(yīng)適當(dāng)控制炭黑的用量,以保證導(dǎo)電硅橡膠的物理性能。
3 結(jié)論
(1)乙炔炭黑填充硅橡膠的體積電阻率明顯高于炭黑N234或N293填充的硅橡膠;隨著炭黑用量的增大,硅橡膠的體積電阻率先增大后趨于穩(wěn)定。
(2)隨著炭黑用量的增大,導(dǎo)電硅橡膠邵爾A型硬度增大,拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率先增大后減小。
