[发明专利]具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料，其特征在于，以质量百分比计，其原料组成为：橡胶60~85%、补强剂5~15%、硫化剂0.5~5%、纳米碳材料1~5%、低熔点合金5~20%；

所述的低熔点合金由锡、铋、铟、镓、锑、镉和铅中的两种或多种元素组成；所述的低熔点合金的熔点为60~150℃，粒径为30~300 μm；

制备时，先在橡胶开炼机上加入橡胶，包辊，然后加入补强剂、低熔点合金和纳米碳材料，再加入硫化剂，混炼，出片，将共混物停放；得橡胶/低熔点合金/纳米碳共混物，然后将橡胶/低熔点合金/纳米碳共混物置于两块表面光滑平整的金属模板之间，随后用平板硫化机进行压合，压成厚度为0.05~0.20mm的圆形薄胶片，使低熔点合金由球形变成细长纤维状，细长纤维状沿着圆形薄片半径方向取向；将制得的薄胶片沿着合金纤维的取向方向裁剪成直径为50~500mm的圆形薄片或边长为50~500mm的正方形薄片，上下堆叠一起，使得任何相邻两块的合金纤维取向方向交叉成45~135°角度，控制堆叠的片层数为5~100层；再低压硫化，制得具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料，其特征在于：所述的橡胶为氟橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶和氢化丁腈橡胶中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料，其特征在于：所述的纳米碳材料为碳纳米管、石墨烯、碳纳米带和富勒烯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料，其特征在于：所述的硫化剂为过氧化双( 2,4-二氯苯甲酰) 、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯和2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料，其特征在于，所述的补强剂为沉淀白炭黑、气相白炭黑中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料，其特征在于，所述的金属模板为铁板、钢板或铝合金板。

7.权利要求1-6任一项所述具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）橡胶/低熔点合金/纳米碳共混物的制备

在橡胶开炼机上加入橡胶，包辊，然后加入补强剂、低熔点合金和纳米碳材料，再加入硫化剂，混炼，出片，将共混物停放；得橡胶/低熔点合金/纳米碳共混物；

2）橡胶基体内三维导电网络的构建

将厚度为1~5mm的橡胶/低熔点合金/纳米碳共混物置于两块表面光滑平整的金属模板之间，随后用平板硫化机进行压合，压成厚度为0.05~0.20mm的圆形薄胶片，共混物受到来自金属模板的挤压和加热作用，低熔点合金由球形变成细长纤维状，细长纤维状沿着圆形薄片半径方向取向，将制得的薄胶片沿着合金纤维的取向方向裁剪成直径为50~500mm的圆形薄片或边长为50~500mm的正方形薄片，将薄片上下堆叠，使得任何相邻两块的合金纤维取向方向交叉成45~135°角度，堆叠的片层数为5~100层；

3）橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料的硫化

将堆叠好的多层胶片放入平板硫化机进行低压硫化，制得具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料。

8.根据权利要求7所述的具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中平板硫化机压合的温度为70~160℃，压合的压力5~15MPa，压合的时间10~30s；且平板硫化机压合的温度比低熔点合金的熔点高5~10℃；平板硫化机压合的时间比橡胶的焦烧时间短60~120s。