一種導電丁腈橡膠及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及導電橡膠領域，具體涉及一種導電丁腈橡膠及其制備方法，所述導電丁腈橡膠由以下重量份的原料組成：丁腈橡膠80?110份、納米累托石22?28份、膨脹石墨10?15份、碳納米管4?6份、鍍銀銅粉18?22份、氧化鋅4?6份、硬脂酸0.5?1.5份、鈦酸酯偶聯劑1?3份、過氧化二異丙苯2?3份、二甲基丙烯酸鎂2?3份、二硫化四甲基秋蘭姆2?3份、硫磺0.5?1份、CuSO4粉末5?8份、改性納米氮化硅2?4份、納米SiO20.5?1份、N，Nˊ?二仲丁基對苯二胺1.5?3份、阻燃劑2?3份。其制備方法簡單高效，主要包括混煉、硫化等步驟。本發明的導電丁腈橡膠在滿足高強度、高導電性要求的同時，還具有很好的耐高溫性、耐低溫性、抗老化性及優異的力學性能。
【專利說明】
一種導電丁腈橡膠及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及導電橡膠領域，具體涉及一種導電丁腈橡膠及其制備方法。 技術背景
[0002] 導電橡膠按照結構可以分為填充性和結構性兩類，由于導電高分子的制備十分復 雜，無法實際應用，所以當前應用前景最廣泛的都是結構性導電橡膠。它是以彈性體為基礎 體加上導電填料制成，既有彈性體又具有導電性兩種功能性材料。根據其實際應用，彈性體 可以是通用橡膠，也可以是聚氨酯、硅橡膠等特種橡膠，所用導電填料有炭素類和有色金屬 類。目前導電橡膠廣泛的應用于電子、電信、電力、軍工、航天、航空等領域中。
[0003] 丁腈橡膠作為一種較好的導電橡膠基體，通過合理的配方可使其自身具有優異的 綜合性能，并滿足高強度、高導電性的要求。中國專利CN 104672544 A公開了一種"竹炭基 導電橡膠材料"，該導電橡膠電阻率小、導電率較高、屏蔽效果好，但是其耐高溫性、耐老化 性及力學性能仍需要進一步提高。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種導電丁腈橡膠及其制備方法，該導電丁腈橡膠滿足高 強度、高導電性的要求，同時具有很好的耐高溫性、耐低溫型、抗老化性及優異的力學性能。
[0005] 為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：
[0006] 一種導電丁腈橡膠，由以下重量份的原料組成：丁腈橡膠80-110份、納米累托石 22-28份、膨脹石墨10-15份、碳納米管4-6份、鍍銀銅粉18-22份、氧化鋅4-6份、硬脂酸0.5-1.5份、鈦酸酯偶聯劑1-3份、過氧化二異丙苯2-3份、二甲基丙烯酸鎂2-3份、二硫化四甲基 秋蘭姆2-3份、硫磺0.5-1份、CuS〇4粉末5-8份、改性納米氮化硅2-4份、納米Si〇2〇. 5-1份、N， N'_二仲丁基對苯二胺1.5-3份、阻燃劑2-3份。
[0007] 優選地，所述導電丁腈橡膠由以下重量份的原料組成:丁腈橡膠95份、納米累托石 25份、膨脹石墨12份、碳納米管5份、鍍銀銅粉20份、氧化鋅5份、硬脂酸1份、鈦酸酯偶聯劑2 份、過氧化二異丙苯2份、二甲基丙烯酸鎂2份、二硫化四甲基秋蘭姆3份、硫磺1份、CuS0 4粉 末6份、改性納米氮化硅3份、納米Si020.8份、N，N ' -二仲丁基對苯二胺2.5份、阻燃劑2份。
[0008] 優選地，所述太酸酯偶聯劑為配位體型偶聯劑。
[0009] 優選地，所述改性納米氮化硅由有機硅偶聯劑對納米氮化硅進行表面包覆所得。 [0010]優選地，所述阻燃劑為氫氧化鎂。
[0011] 導電丁腈橡膠的制備方法，包括以下步驟：
[0012] (1)按比例稱取各原料；
[0013] ⑵將膨脹石墨、碳納米管、鍍銀銅粉、氧化鋅、硬脂酸、納米Si02、阻燃劑進行干 燥，然后再粉碎細磨、混合均勻，得混合粉體；
[0014] (3)將鈦酸酯偶聯劑加入到乙醇溶液中，調節pH至鈦酸酯偶聯劑完全溶解，然后把 混合粉體加入其中，充分攪拌后再進行超聲波分散，使用噴霧干燥的方法對其進行干燥，使 粉體表面包覆有一層鈦酸酯偶聯劑；
[0015] (4)先向煉膠機中加入丁腈橡膠和納米累托石，混煉10-20min后，再加入CuS〇4粉 末、改性納米氮化硅;混煉10-20min后，加入N，N'_二仲丁基對苯二胺和步驟(3)中表面包覆 有一層鈦酸酯偶聯劑的混合粉體，混煉均勻，再依次加入二甲基丙烯酸鎂、過氧化二異丙 苯、二硫化四甲基秋蘭姆及硫磺；
[0016] (5)混煉完成后按確定的硫化壓力和時間在平板硫化機上進行硫化。
[0017] 本發明的有益效果是:本發明采用納米累托石作為主要的補強材料，其具有優異 的尚溫穩定性、尚分散性、阻隔紫外線性，可有效提尚丁臆橡膠的耐尚溫性及抗老化能力。 添加的CuS0 4粉末，使丁腈橡膠所含的可配位腈基與CuS04中金屬銅離子原位形成配位交聯 鍵，從而增加了其拉伸強度和斷裂伸長率。適量添加的表面包覆有機硅偶聯劑的納米氮化 硅則可增強其耐高溫性、耐磨性及抗沖擊性。二甲基丙烯酸鎂以過氧化二異丙苯為引發劑， 能有效的硫化橡膠，硫化膠具有較高的拉伸強度以及耐高溫、低溫性能、抗撕性、耐疲勞性， 同時具有較佳的金屬粘結性，鍍銀銅粉與橡膠粘結性好。采用多種導電填料相結合，使其導 電效果優異。通過采用超聲波分散、噴霧干燥的方法對包覆有鈦酸酯偶聯劑的混合粉體進 行處理，可以使偶聯劑更加均勻的包覆在各粉體粒子上，更好的改善了丁腈橡膠與填料之 間的界面性能。本發明的導電丁腈橡膠在滿足高強度、高導電性要求的同時，還具有很好的 耐高溫性、耐低溫性、抗老化性及優異的力學性能。 具體實施例
[0018] 為了更好地理解本發明，下面用具體實例來詳細說明本發明的技術方案，但是本 發明并不局限于此。
[0019] 實施例1:
[0020] 一種導電丁腈橡膠，由以下重量份的原料組成：
[0021] 丁腈橡膠95份、納米累托石25份、膨脹石墨12份、碳納米管5份、鍍銀銅粉20份、氧 化鋅5份、硬脂酸1份、配位體型鈦酸酯偶聯劑2份、過氧化二異丙苯2份、二甲基丙烯酸鎂2 份、二硫化四甲基秋蘭姆3份、硫磺1份、CuS〇4粉末6份、改性納米氮化娃3份、納米Si〇2〇. 8份、 N，N 二仲丁基對苯二胺2.5份、氫氧化鎂2份。
[0022] 所述改性納米氮化硅由有機硅偶聯劑對納米氮化硅進行表面包覆所得。
[0023] 導電丁腈橡膠的制備方法，包括以下步驟：
[0024] (1)按比例稱取各原料；
[0025] (2)將膨脹石墨、碳納米管、鍍銀銅粉、氧化鋅、硬脂酸、納米Si02、氫氧化鎂進行干 燥，然后再粉碎細磨、混合均勻，得混合粉體；
[0026] (3)將配位體型鈦酸酯偶聯劑加入到乙醇溶液中，調節pH至配位體型鈦酸酯偶聯 劑完全溶解，然后把混合粉體加入其中，充分攪拌后再進行超聲波分散，使用噴霧干燥的方 法對其進行干燥，使粉體表面包覆有一層配位體型鈦酸酯偶聯劑；
[0027] (4)先向煉膠機中加入丁腈橡膠和納米累托石，混煉15min后，再加入CuS04粉末、 改性納米氮化硅;混煉15min后，加入N，N'_二仲丁基對苯二胺和步驟(3)中表面包覆有一層 鈦酸酯偶聯劑的混合粉體，混煉均勻，再依次加入二甲基丙烯酸鎂、過氧化二異丙苯、二硫 化四甲基秋蘭姆及硫磺；
[0028] (5)混煉完成后按確定的硫化壓力和時間在平板硫化機上進行硫化。
[0029] 實施例2:
[0030] 一種導電丁腈橡膠，由以下重量份的原料組成：
[0031] 丁腈橡膠80份、納米累托石28份、膨脹石墨10份、碳納米管6份、鍍銀銅粉18份、氧 化鋅6份、硬脂酸0.5份、配位體型鈦酸酯偶聯劑3份、過氧化二異丙苯2份、二甲基丙烯酸鎂3 份、二硫化四甲基秋蘭姆2份、硫磺1份、CuS〇4粉末5份、改性納米氮化娃4份、納米Si〇2〇. 5份、 N，N 二仲丁基對苯二胺3份、氫氧化鎂2份。
[0032] 所述改性納米氮化硅由有機硅偶聯劑對納米氮化硅進行表面包覆所得。
[0033] 導電丁腈橡膠的制備方法，包括以下步驟：
[0034] (1)按比例稱取各原料；
[0035] (2)將膨脹石墨、碳納米管、鍍銀銅粉、氧化鋅、硬脂酸、納米Si02、氫氧化鎂進行干 燥，然后再粉碎細磨、混合均勻，得混合粉體；
[0036] (3)將配位體型鈦酸酯偶聯劑加入到乙醇溶液中，調節pH至配位體型鈦酸酯偶聯 劑完全溶解，然后把混合粉體加入其中，充分攪拌后再進行超聲波分散，使用噴霧干燥的方 法對其進行干燥，使粉體表面包覆有一層配位體型鈦酸酯偶聯劑；
[0037] (4)先向煉膠機中加入丁腈橡膠和納米累托石，混煉20min后，再加入CuS04粉末、 改性納米氮化硅;混煉l〇min后，加入N，N'_二仲丁基對苯二胺和步驟(3)中表面包覆有一層 鈦酸酯偶聯劑的混合粉體，混煉均勻，再依次加入二甲基丙烯酸鎂、過氧化二異丙苯、二硫 化四甲基秋蘭姆及硫磺；
[0038] (5)混煉完成后按確定的硫化壓力和時間在平板硫化機上進行硫化。
[0039] 實施例3:
[0040] -種導電丁腈橡膠，由以下重量份的原料組成：
[0041] 丁腈橡膠110份、納米累托石22份、膨脹石墨15份、碳納米管4份、鍍銀銅粉22份、氧 化鋅4份、硬脂酸1.5份、配位體型鈦酸酯偶聯劑1份、過氧化二異丙苯3份、二甲基丙烯酸鎂2 份、二硫化四甲基秋蘭姆3份、硫磺0.5份、CuS〇4粉末8份、改性納米氮化娃2份、納米Si 〇2l份、 N，N'_二仲丁基對苯二胺1.5份、氫氧化鎂3份。
[0042] 所述改性納米氮化硅由有機硅偶聯劑對納米氮化硅進行表面包覆所得。
[0043] 導電丁腈橡膠的制備方法，包括以下步驟：
[0044] (1)按比例稱取各原料；
[0045] (2)將膨脹石墨、碳納米管、鍍銀銅粉、氧化鋅、硬脂酸、納米Si02、氫氧化鎂進行干 燥，然后再粉碎細磨、混合均勻，得混合粉體；
[0046] (3)將配位體型鈦酸酯偶聯劑加入到乙醇溶液中，調節pH至配位體型鈦酸酯偶聯 劑完全溶解，然后把混合粉體加入其中，充分攪拌后再進行超聲波分散，使用噴霧干燥的方 法對其進行干燥，使粉體表面包覆有一層配位體型鈦酸酯偶聯劑；
[0047] (4)先向煉膠機中加入丁腈橡膠和納米累托石，混煉lOmin后，再加入CuS04粉末、 改性納米氮化硅;混煉20min后，加入N，N'_二仲丁基對苯二胺和步驟(3)中表面包覆有一層 鈦酸酯偶聯劑的混合粉體，混煉均勻，再依次加入二甲基丙烯酸鎂、過氧化二異丙苯、二硫 化四甲基秋蘭姆及硫磺；
[0048] (5)混煉完成后按確定的硫化壓力和時間在平板硫化機上進行硫化。
[0049] 實施例4:
[0050] -種導電丁腈橡膠，由以下重量份的原料組成：
[0051] 丁腈橡膠100份、納米累托石26份、膨脹石墨10份、碳納米管6份、鍍銀銅粉22份、氧 化鋅4份、硬脂酸0.8份、配位體型鈦酸酯偶聯劑3份、過氧化二異丙苯2份、二甲基丙烯酸鎂3 份、二硫化四甲基秋蘭姆3份、硫磺0.5份、CuS〇4粉末6份、改性納米氮化娃3份、納米Si〇2〇. 5 份、N，N 二仲丁基對苯二胺2份、氫氧化鎂3份。
[0052]所述改性納米氮化硅由有機硅偶聯劑對納米氮化硅進行表面包覆所得。
[0053]導電丁腈橡膠的制備方法同實施例2。
[0054] 實施例5:
[0055] -種導電丁腈橡膠，由以下重量份的原料組成：
[0056] 丁腈橡膠110份、納米累托石28份、膨脹石墨10份、碳納米管4份、鍍銀銅粉21份、氧 化鋅6份、硬脂酸0.5份、配位體型鈦酸酯偶聯劑1份、過氧化二異丙苯3份、二甲基丙烯酸鎂3 份、二硫化四甲基秋蘭姆2份、硫磺0.5份、CuS〇4粉末8份、改性納米氮化4份、納米Si〇2〇. 5份、 N，N'_二仲丁基對苯二胺1.5份、氫氧化鎂3份。
[0057]所述改性納米氮化硅由有機硅偶聯劑對納米氮化硅進行表面包覆所得。
[0058]導電丁腈橡膠的制備方法同實施例3。
[0059] 實施例6:
[0060] 一種導電丁腈橡膠，由以下重量份的原料組成：
[0061] 丁腈橡膠85份、納米累托石24份、膨脹石墨12份、碳納米管4份、鍍銀銅粉19份、氧 化鋅4份、硬脂酸1.5份、鈦酸酯偶聯劑2份、過氧化二異丙苯2份、甲基丙烯酸鎂3份、二硫化 四甲基秋蘭姆2份、硫磺0.6份、CuS〇4粉末7份、改性納米氮化娃3份、納米Si〇21份、N，N ' -二仲 丁基對苯二胺3份、氫氧化鎂2.5份。
[0062]所述改性納米氮化硅由有機硅偶聯劑對納米氮化硅進行表面包覆所得。
[0063]導電丁腈橡膠的制備方法同實施例3。
[0064]性能測試：
[0065]( - )電阻測試
[0066] 將實施例1-6制得的硅基導電橡膠，通過在170°C模壓10分鐘制得厚2mm，120mmX 120mm的矩形片，測電阻，制得的導電丁腈橡膠具有良好的導電性。
[0067](二)拉伸強度、斷裂伸長率和撕裂強度測試
[0068] 將實施例1-6所制得的導電丁腈橡膠按GB/T 528-1998和GB/T529-1999測試其拉 伸強度，斷裂伸長率及撕裂強度，結果(見表1)，表明本發明具有優異的力學性能。
[0069](三)耐老化性能測試
[0070]老化試驗1:將由實施例1-6制得的導電丁腈橡膠，通過在170°C模壓10分鐘制得厚 2mm，120mm X 120mm的矩形片，在150 °C下烘烤72小時，測其老化電阻，拉伸強度，斷裂伸長率 及撕裂強度，結果(見表1)所示，各項性能指標變化不大，表明本發明具有很好的抗老化性 能及電性能穩定性。
[0071]表1導電丁腈橡膠測試結果
[0073]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種導電丁腈橡膠，其特征在于，由以下重量份的原料組成:丁腈橡膠80-110份、納 米累托石22-28份、膨脹石墨10-15份、碳納米管4-6份、鍍銀銅粉18-22份、氧化鋅4-6份、硬 脂酸0.5-1.5份、鈦酸酯偶聯劑1-3份、過氧化二異丙苯2-3份、二甲基丙烯酸鎂2-3份、二硫 化四甲基秋蘭姆2-3份、硫磺0.5-1份、CuS〇4粉末5-8份、改性納米氮化娃2-4份、納米 Si020.5-1份、N，N'_二仲丁基對苯二胺1.5-3份、阻燃劑2-3份。2. 根據權利要求1所述的導電丁腈橡膠，其特征在于，由以下重量份的原料組成：丁腈 橡膠95份、納米累托石25份、膨脹石墨12份、碳納米管5份、鍍銀銅粉20份、氧化鋅5份、硬脂 酸1份、鈦酸酯偶聯劑2份、過氧化二異丙苯2份、二甲基丙烯酸鎂2份、二硫化四甲基秋蘭姆3 份、硫磺1份、CuS〇4粉末6份、改性納米氮化娃3份、納米Si〇2〇.8份、N，N'_二仲丁基對苯二胺 2.5份、阻燃劑2份。3. 根據權利要求2所述的導電丁腈橡膠，其特征在于，所述鈦酸酯偶聯劑為配位體型鈦 酸酯偶聯劑。4. 根據權利要求2所述的導電丁腈橡膠，其特征在于，所述改性納米氮化硅由有機硅偶 聯劑對納米氮化硅進行表面包覆所得。5. 根據權利要求2所述的導電丁腈橡膠，其特征在于，所述阻燃劑為氫氧化鎂。6. 根據權利要求1-5任一項所述的導電丁腈橡膠的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 按比例稱取各原料； (2) 將膨脹石墨、碳納米管、鍍銀銅粉、氧化鋅、硬脂酸、納米Si02、阻燃劑進行干燥，然后 再粉碎細磨、混合均勻，得混合粉體； (3) 將鈦酸酯偶聯劑加入到乙醇溶液中，調節pH至鈦酸酯偶聯劑完全溶解，然后把混合 粉體加入其中，充分攪拌后再進行超聲波分散，使用噴霧干燥的方法對其進行干燥，使粉體 表面包覆有一層鈦酸酯偶聯劑； (4) 先向煉膠機中加入丁腈橡膠和納米累托石，混煉10-20min后，再加入CuS04粉末、改 性納米氮化硅;混煉10_20min后，加入N，N'_二仲丁基對苯二胺和步驟(3)中表面包覆有一 層鈦酸酯偶聯劑的混合粉體，混煉均勻，再依次加入二甲基丙烯酸鎂、過氧化二異丙苯、二 硫化四甲基秋蘭姆及硫磺； (5) 混煉完成后按確定的硫化壓力和時間在平板硫化機上進行硫化。
【文檔編號】C08K3/22GK105820388SQ201610389075
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】慶玉榮
【申請人】安徽省含山縣錦華氧化鋅廠