[发明专利]一种低压缩永久变形导电屏蔽硅橡胶用导电炭黑的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压缩永久变形导电屏蔽硅橡胶用导电炭黑的处理方法，属于硅橡胶技术领域。所述低压缩永久变形是指硅橡胶在100℃×48h条件下压缩25%时的恒定压缩永久变形值低于15%。 

背景技术

随着航天、武器、工业、微电子等领域的发展，静电和电磁信号的危害已经越来越引起人们的注意。对于橡胶密封材料，已由最初的气密、油封、隔湿、隔尘等密封性能要求，扩展到防静电、导电和电磁屏蔽等多功能要求。目前，国内外导电橡胶研究主要集中在导电屏蔽性能，研制的导电橡胶密封材料导电性能和力学性能较优，但密封回弹性性能无法满足特殊的密封需求。 

导电硅橡胶材料由于具有良好的导电性、优异的热稳定性，而且兼具一定的屏蔽性能，无毒环保，耐侯性好等特点，其研究和应用日益受到人们的关注。导电硅橡胶常用的导电屏蔽填料有碳素类、金属、金属氧化物、介电质、表面镀有金属的微粉等。碳素类填料包括石墨、炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯等，其中炭黑作为硅橡胶最常用的碳系补强剂及其本身优良的导电性能，成为目前研究最多的一种导电填料。作橡胶填料的炭黑主要有硬质超耐磨炭黑、硬质高耐磨炭黑、软质半补强炭黑、软质热裂法炭黑、喷雾炭黑、超导（或特导）炭黑和乙炔炭黑等。乙炔炭黑价格低廉，导电性能较好，因此在导电屏蔽橡胶（电阻率在10～1Ω·cm）中应用广泛。但是，为形成导电通路，导电硅橡胶中乙炔炭黑的填充量较高，由于含胶量低，弹性差，长期贮存条件下，密封件会 由于弹性不足而导致密封性能失效。而相比较，超导电炭黑颗粒更细，表面结构枝化程度高，更易在低填充含量下即达到较好的导电和屏蔽性能，因此为解决填充型导电屏蔽硅橡胶的弹性问题，提供了一个良好的解决途径。将超导电炭黑填充到橡胶基体中主要有两种方法，一种是将超导电炭黑在胶料混炼时直接加入，但该法由于超导电炭黑颗粒超细且表面残留酚、酮、羧基等基团而受限，一方面是因为在橡胶基体中超细的导电炭黑颗粒易主动聚集导致分散性差，另一方面超导电炭黑表面残留的酚、酮、羧基等基团捕获自由基的能力易造成胶料无法正常硫化等工艺问题；另一种方法是对超导电炭黑进行表面处理后再添加到橡胶基体中。有文献和专利报导采用偶联剂对超导电炭黑进行表面处理，其方法是在硅烷偶联剂浓度约为1%的乙醇溶液中加入超导电炭黑，偶联剂与乙醇的混合溶液在烧瓶中完全盖住炭黑，然后在高温下回流4小时，最后将超导电炭黑烘干后再填充到硅橡胶中。经硅烷偶联剂处理过的超导电炭黑能在硅橡胶中分散均匀，且制备的导电硅橡胶导电性好、弹性好。然而该处理工艺较复杂，乙醇用量大，回流及后续烘干阶段易挥发爆炸，存在较大的安全隐患，且不适合批量生产。因此，寻求一种简单有效的方法对超导电炭黑表面进行处理，改进超导电炭黑的分散性，提高其与橡胶的相容性，从而制得具有较高导电性和电磁屏蔽的低压缩永久变形导电硅橡胶是急需解决的技术问题。 

针对以上缺陷，本发明基于炭黑表面改性原理及工艺简化设计，通过将偶联剂和低分子醇的混合溶液添加到超导电炭黑中，使混合物在捏合机中进行热捏合，在一定的热环境下偶联剂一端的活性基团与炭黑表面活性基团发生反应相互连接，另一端活性基团则在橡胶混炼及硫化过程中与橡胶基体相连，从而提高超导电炭黑与橡胶基体的结合力，并改进超导电炭黑的分散效果，使超导电炭黑作为导电填料的最大填充量增大，且不影响混炼胶的工艺性及胶料的正常 硫化，最终制备出低压缩永久变形导电屏蔽硅橡胶材料。 

发明内容

本发明的目的是为了提出一种低压缩永久变形导电屏蔽硅橡胶用导电炭黑的处理方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 

本发明的一种低压缩永久变形导电屏蔽硅橡胶用导电炭黑的处理方法，该方法包括如下步骤： 

（1）准备如下原料，各组分用量以质量份计： 

超导电炭黑    100份 

偶联剂        10份～30份 

低分子醇      50份～2000份 

（2）将步骤（1）所述的偶联剂与低分子醇混合搅拌均匀；将60%～80%的混合溶液添加到超导电炭黑中，炭黑略微润湿，常温预搅拌15～30分钟； 

（3）将略微润湿的超导电炭黑倒入捏合机中，捏合机升温至60～80℃，在300～600rpm转速下捏合1小时；继续添加10%～20%混合溶液，提高转速至500～700rpm，捏合2小时；将剩余混合溶液全部加入，继续捏合3～5小时；