專利名稱：導(dǎo)電熱塑性彈性體復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電熱塑性彈性體復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括彈性體基體和作為導(dǎo)電填料的含金屬的粒子。
背景技術(shù)：
關(guān)于聚合物和聚合物混合物的電性能，它們通常是電介質(zhì)。然而，在一些應(yīng)用中聚合物材料優(yōu)選具有一定的導(dǎo)電性。這樣的應(yīng)用包括抗靜電包裝，用于易燃物質(zhì)的容器和管道工程，靜電涂漆的加工型材，和自身已知的許多其它應(yīng)用。此外，電子器件的數(shù)目不斷增加一方面導(dǎo)致的是必須保護(hù)它們的電子設(shè)備免受由其它電子器件引起的電磁干擾，另一方面必須降低由它們對外界引起的電子干擾。換言之，這些器件必須是EMI屏蔽的。經(jīng)常通過在用作基體材料的基本不導(dǎo)電的聚合物中混合金屬或含金屬的粒子、木炭、石墨或其組合而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性。
術(shù)語彈性體是指從大分子形成的材料并且該材料的特征為具有伸長性并在釋放張力之后快速恢復(fù)到原始形狀。導(dǎo)電彈性體復(fù)合材料是已知的，其中基體材料例如為熱固性材料、硅氧烷聚合物。必須將這樣的基體材料交聯(lián)以實(shí)現(xiàn)彈性性能，并且一般情況下使得能夠加工該產(chǎn)品。交聯(lián)需要大量能量和時(shí)間以及特殊的交聯(lián)工具，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)速度慢和生產(chǎn)成本高。導(dǎo)電熱塑性彈性體復(fù)合材料也是已知技術(shù)。與熱塑性材料相比，這些材料可以快速和便宜地加工，但電阻率值通常比采用熱塑性材料高。
為使彈性體復(fù)合材料為導(dǎo)電性，其中混合的導(dǎo)電粒子必須彼此接觸或它們之間的距離必須足夠小以允許有效的隧道電流在它們之間通過。此外，必須從這些粒子產(chǎn)生引導(dǎo)通過基體材料的鏈(G.R.Ruschau等人，J.Appl.Phys.72，(1992)953-959)。導(dǎo)電粒子的體積分?jǐn)?shù)必須足夠大以滿足所述條件。然而，增加體積分?jǐn)?shù)劣化了(尤其)彈性體復(fù)合材料的機(jī)械性能、可加工性能和表面質(zhì)量。此外，材料的價(jià)格經(jīng)常顯著增加。因此，不能無限制地增加體積分?jǐn)?shù)以增加導(dǎo)電性。
已知通過以各種方式處理粒子的表面而改進(jìn)導(dǎo)電填料的導(dǎo)電性。一個(gè)備選方案是采用導(dǎo)電聚合物直接涂覆粒子。例如已經(jīng)使用一種其中將十二烷基硫酸鈉(SDS)首先涂覆到鎳粒子表面上的方法，而采用聚吡咯涂覆鎳粒子(Genetti W.B.等人，J.Mater.Sci.33(1998)，3085-3093)。SDS是一種表面活性物質(zhì)，在鎳粒子周圍形成雙層。然后使吡咯在雙層內(nèi)部進(jìn)行聚合。該處理顯著改進(jìn)了粒子填充的聚乙烯的比電導(dǎo)率。
然而，已知的導(dǎo)電熱塑性彈性體復(fù)合材料存在嚴(yán)重的問題是當(dāng)受到壓縮力時(shí)，復(fù)合材料的電阻率極大地上升。例如，當(dāng)壓縮比是約10％時(shí)，與未壓縮材料相比，電阻率升至100倍或更大。這自然是材料特性的本質(zhì)改變。根據(jù)現(xiàn)有理論，電阻率應(yīng)當(dāng)由于壓縮的作用而降低(G.R.Ruschau等人，J.Appl.Phys.72，(1992)953-959)。經(jīng)常在實(shí)際應(yīng)用中，對從所述材料制備的產(chǎn)品，如密封件，進(jìn)行一定的壓縮，并因此該問題是特別常見和有害的。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)電的熱塑性彈性體復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有更好的導(dǎo)電性特性和由壓縮對導(dǎo)電性特性的非常低的影響。
本發(fā)明的熱塑性彈性體復(fù)合材料的特征在于，導(dǎo)電粒子至少部分地涂覆有自組裝單分子層，該單分子層的分子相應(yīng)于結(jié)構(gòu)通式1X-(CH2)n-CH3(1)其中X是能夠與金屬表面形成穩(wěn)定配合物的中性端基。
本發(fā)明的主要想法在于，導(dǎo)電粒子至少部分地被分子層覆蓋，該分子層包括長鏈分子，形成自組裝單分子層并用作鈍化層。此外，優(yōu)選實(shí)施方案的想法在于，在通式1中，X是能夠與金屬表面形成穩(wěn)定配合物的中性端基，如硫醇、4-吡啶或膦。第二優(yōu)選實(shí)施方案的想法是，在通式1中，n為9-19的數(shù)值。第三優(yōu)選實(shí)施方案的想法是，在該長鏈分子之間附著電中性分子導(dǎo)線。第四優(yōu)選實(shí)施方案的想法是，將導(dǎo)電聚合物分子，如聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩附著到自組裝單分子層。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，彈性體的電導(dǎo)率比先前更好。電導(dǎo)率也基本上不由于壓縮的作用而改變。此外，可以采用一般用于塑料工業(yè)中的機(jī)械加工工具和方法，如注塑、擠出或熱成形，以許多方式加工彈性體復(fù)合材料。盡管有優(yōu)良的電導(dǎo)率，但本發(fā)明彈性體復(fù)合材料的熔體粘度低，允許它用于具有復(fù)雜形狀的高質(zhì)量產(chǎn)品的制造。
附圖簡述將根據(jù)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中

圖1圖解說明本發(fā)明熱塑性彈性體復(fù)合材料的導(dǎo)電粒子，圖2圖解說明如下試樣的電阻率從本發(fā)明導(dǎo)電彈性體復(fù)合材料制成的試樣和從現(xiàn)有技術(shù)彈性體復(fù)合材料制成的試樣，該電阻率作為試樣壓縮比的函數(shù)，圖3圖解說明如下試樣的電阻率從本發(fā)明導(dǎo)電彈性體復(fù)合材料制成的第二試樣和從現(xiàn)有技術(shù)彈性體復(fù)合材料制成的試樣，該電阻率作為試樣壓縮比的函數(shù)，圖4圖解說明如下試樣的電阻率從本發(fā)明導(dǎo)電彈性體復(fù)合材料制成的第三試樣和從現(xiàn)有技術(shù)彈性體復(fù)合材料制成的試樣，該電阻率作為試樣壓縮比的函數(shù)，和圖5圖解說明如下試樣的電阻率從本發(fā)明導(dǎo)電彈性體復(fù)合材料制成的第四試樣和從現(xiàn)有技術(shù)彈性體復(fù)合材料制成的試樣，該電阻率作為試樣壓縮比的函數(shù)。
發(fā)明詳述圖1圖解說明了本發(fā)明熱塑性彈性體復(fù)合材料的導(dǎo)電粒子。本發(fā)明的導(dǎo)電熱塑性彈性體復(fù)合材料包含導(dǎo)電粒子。由于銀粒子的高電阻率、薄氧化物層和金屬柔軟度，它們已顯示出非常適合導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料(G.R.Ruschau等人，J.Appl.Phys.，第72卷，992，953-959)。由于銀的高價(jià)格，通常使用從更便宜的材料制備的載體粒子。載體粒子1可以是玻璃、聚合物或某種比銀更便宜的金屬。在載體粒子1的上面，涂覆合適厚度的銀層2。然而，允許指出的是導(dǎo)電金屬可以不是銀，如鐵、銅、鎳、鉻、金、鉑、鈀等。
進(jìn)一步用薄的導(dǎo)電性有機(jī)分子層3涂覆這些粒子以顯著降低粒子的接觸電阻和產(chǎn)生一定程度的粒間引力。根據(jù)用于本發(fā)明的這些分子的長度，涂層的厚度為約12-25，則在粒子之間最小的可能的接觸距離是約10-35，即1-2個(gè)分子層厚度。分子層至少部分由長鏈分子4組成，它在金屬表面上形成自組裝單分子層。此層用作鈍化層。在本文的上下文中，鈍化是指保護(hù)表面不受離子電荷和電化學(xué)過程如腐蝕的影響，并且是指通過粒間范德華引力的活化，表面電勢的顯著降低。降低表面電勢和介電常數(shù)也增強(qiáng)了從一個(gè)粒子到另一個(gè)粒子的電子的隧道效應(yīng)。本發(fā)明的自組裝分子具有式1的一般結(jié)構(gòu)，其中鏈中碳原子的數(shù)目至少為10和至多為20(n＝9-19)，且其中X是能夠在金屬表面上形成配合物的中性端基。
X-(CH2)n-CH3(1)自組裝分子例如從如下文章中是已知的A.Ulman，Chem.Rev.96(1996)1533-554和C.D.Bain等人，J Am Chem Soc 111(1989)321-335。適用于非常多的金屬，如Au、Ag、Pd和Pt，和Cu和Fe的自組裝分子包括烷基硫醇和二烷基二硫化物(-S-S-)。4-吡啶、膦等也可以在金屬表面上組裝(P.M.Allen等人，J.Electroanal.Chem.178(1984)，69-86)。采用銀粒子時(shí)，一般使用長鏈烷基硫醇，如十二烷基硫醇(DDM)或十八烷基硫醇(ODM)。
粒子的涂層也可包含長鏈芳族化合物，即分子導(dǎo)線5，該芳族化合物能夠固著在鈍化層中的分子之間并基于它們自身的電導(dǎo)性將電子從一個(gè)粒子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)粒子。在圖1中，箭頭e表示電子從一個(gè)粒子向另一個(gè)粒子的轉(zhuǎn)移。具有給定的預(yù)定長度的導(dǎo)電芳族分子通常稱為“分子導(dǎo)線”(T.S.Arrhenius等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83(1986)5355-，J.M.Tour，Chem.Rev.96(1996)537-553)。分子導(dǎo)線在自組裝單分子層中的固著可以顯著增加層的電導(dǎo)率(W.M.Albers，芬蘭專利095574 7.08.1995)。必要的是，分子導(dǎo)線是中性的，即它們不帶有離子電荷，由此在粒子之間不產(chǎn)生靜電排斥力。分子導(dǎo)線略微短于自組裝分子在以下描述的實(shí)施例中，使用長度為7-14的分子導(dǎo)線。略微更長的分子導(dǎo)線，最長至約21(芬蘭專利95574)也是可適用的。
將在以下實(shí)施例中詳細(xì)描述本發(fā)明，其中使用的材料和試劑及它們的縮寫是DDM＝十二烷基硫醇(Aldrich 5，799-8，＞98.5％)，ODM＝十八烷基硫醇(Aldrich，O-185-8，98％)，BTZ＝苯并三唑(Aldrich19，044-6，97％)，BPD＝4，4’-聯(lián)吡啶(Fluka，14455，99％)，DPE＝1，2-二(4-吡啶基)乙烯(Fluka，43640，＞98％)，QT＝四聯(lián)噻吩(quaterthiophene)(合成描述參見W.M.Albers芬蘭專利0955747.08.1995)，DPHT＝1，6-二苯基-1，3，5-己三烯(Fluka 43050，＞99％)和PANI＝聚苯胺(Panipol Oy，Panipol-T，4.6％的甲苯溶液)。
使用的溶劑是乙醇(Aa和Ba質(zhì)量，Primalco，芬蘭)，甲苯(納米級，Malinckrodt 8092)，丙酮(工業(yè)質(zhì)量，Tamro，芬蘭)，氯仿(HPLC質(zhì)量，Baker 9174或Malinckrodt 4443)。在所有的實(shí)施例中，使用的基體彈性體是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)配混物。鍍銀纖維為SF82TF8類型和球S 3000 S3N，制造商Potters Industries Inc。聚硅氧烷參考試樣是典型的硅氧烷彈性體，它的導(dǎo)電填料由銀涂覆的玻璃球組成。
實(shí)施例1通過在填料粒子表面上的自組裝研究分子導(dǎo)線的直接涂覆。作為分子導(dǎo)線，測試BPD和DPE(Sagara等人，Langmuir 6，254-262)對彈性體試樣的電阻率值的影響。制備本發(fā)明的導(dǎo)電彈性體，并測量從它們制成的試樣的電阻率值。由于已知BTZ會(huì)強(qiáng)烈吸附到銀表面上(S.Kapoor，Langmuir 14(1998)1021-1025，N.Shibata&S.Suzuki，J.Pat.3158230，1991)，也研究了BTZ的影響。
涂覆填料粒子根據(jù)表I在250ml有機(jī)溶劑中稀釋不同的化合物組合。將溶液加入到60克銀涂覆的玻璃纖維粒子中。將獲得的淤漿在室溫下混合至少1小時(shí)，然后在布氏漏斗中過濾該淤漿。用溶劑將粒子仔細(xì)清洗三次，然后將粒子在真空下在80℃的溫度下干燥。在制備彈性體復(fù)合材料之前，在脫水器(exicator)中貯存粒子。
表I
彈性體的制備在230℃溫度下，在70min-1的轉(zhuǎn)速下，將粒子在Brabender混合機(jī)中混合入SEBS配混物中。當(dāng)復(fù)合材料的混合轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，停止混合。這發(fā)生在約4分鐘的混合之后。導(dǎo)電填料在彈性體復(fù)合材料中的含量是44體積％。
彈性體復(fù)合材料的電阻率的測量通過在模腔中在230℃的溫度下，在兩個(gè)熱模板之間壓縮該復(fù)合材料，然后在壓縮下冷卻所獲得的預(yù)成型品，而從以上述方式制備的彈性體復(fù)合材料制備試樣。預(yù)成型品的尺寸是3×6cm和它的厚度是2mm。從預(yù)成型品切割出實(shí)際的試樣，它的尺寸是1×1cm。通過使用HP-4338B測量設(shè)備測量試樣的電阻率。使用的測量信號是在1kHz頻率下的11mV交流電。
在測量期間，在兩個(gè)矩形的金涂覆的電極之間布置試樣。使用轉(zhuǎn)矩扳手逐步增加試樣的壓縮比，作用在試樣上的壓縮力是0、5、10、15、20、25、30或35cNm。在每次增加壓縮力之后測量試樣的厚度。在下一次增加壓縮力之前立即測量試樣的電阻率。在電極之間壓縮試樣的同時(shí)，通過采用單獨(dú)的短路導(dǎo)線將電路短路，而確定該測量的零級電阻。將短路斷開，然后讀出電阻值。
結(jié)果圖2顯示作為試樣的壓縮比的函數(shù)的試樣的電阻率值。壓縮比％表示在壓縮下試樣的厚度相對于不在壓縮下試樣的厚度的變化。該圖也顯示從現(xiàn)有技術(shù)彈性體復(fù)合材料制成的兩個(gè)參考試樣的電阻率值，如上所述測試該電阻率值。第一參考試樣“V1，未改性”由熱塑性SEBS配混物制成，它的導(dǎo)電填料是銀涂覆的玻璃纖維粒子，該粒子不根據(jù)本發(fā)明而加以處理。第二參考試樣，“V2，商業(yè)試樣”為硅氧烷彈性體。如圖2所示，當(dāng)壓縮比增加時(shí)，代表已知熱塑性技術(shù)的V1的電阻率顯著增加。當(dāng)壓縮比是5-6％或更大時(shí)，這一點(diǎn)特別是這樣的情況。反而，從熱固性材料制成的V2的電阻率，并不由于壓縮的作用而變化很多，并且在整個(gè)壓縮比范圍內(nèi)它的電阻率是所有測量試樣中最低的。
圖2說明，BPD自組裝到銀粒子表面上輕微損害了彈性體的電阻率值，而DPE作為壓縮比函數(shù)地提高了彈性體的電阻率值。BTZ的影響與BPD的關(guān)聯(lián)極輕微而與DPE的關(guān)聯(lián)不顯著。因此，極短的自組裝芳族化合物，即極短的分子導(dǎo)線并不改進(jìn)電導(dǎo)率特性，但較長—至少7長—的分子導(dǎo)線作用明顯更好。
實(shí)施例2在實(shí)施例2中，研究十八烷基硫醇ODM和不同的芳族化合物對制成的彈性體試樣的電阻率值的影響。如實(shí)施例1中所述涂覆纖維填料粒子。如實(shí)施例1中所述制備彈性體并測量彈性體復(fù)合材料的電阻率。在表II中給出了使用的化合物和它們的數(shù)量。
表II
1)QT不完全溶解，2)必須過濾溶液，o)銀涂覆的球結(jié)果圖3顯示根據(jù)實(shí)施例2的彈性體復(fù)合材料的電阻率。填充有僅用ODM涂覆的銀纖維粒子的彈性體復(fù)合材料(試樣3a和4a)的電阻率明顯地低于參考試樣V1的電阻率。該差異在非常低的壓縮比下是很明顯的并且特別當(dāng)壓縮比超過5-6％時(shí)還增加。對于復(fù)合材料3a，即溶于甲苯中的ODM，獲得用ODM涂覆的復(fù)合材料的最好電阻率值。例如，與V1的電阻率值相比，在9％壓縮比下，3a的電阻率下降到約14％，而在12％壓縮比下，下降到約10％。
復(fù)合材料3b、4b和4c，即鍵合有QT或BTZ的ODM，得到顯著低于參考試樣V1的電阻率值，特別是在超過5-6％的壓縮比下。此外，它們的電阻率在整個(gè)測量的壓縮范圍內(nèi)保持相當(dāng)恒定。然而，采用復(fù)合材料4d和5a，即用ODM和鍵合到其上的DPHT涂覆的導(dǎo)電粒子獲得最好的結(jié)果。盡管復(fù)合材料4d的電阻率仍然相對于參考試樣V2為約雙倍，但它的電阻率在4-10％的壓縮比范圍內(nèi)保持基本恒定。在小于4％的壓縮比范圍內(nèi)，電阻率首先下降-如參考試樣V2和其它試樣的電阻率那樣。這可能是由于在電極和彈性體之間的接觸電阻下降。當(dāng)使用銀涂覆的球(整個(gè)彈性體復(fù)合材料的50體積％)代替銀涂覆的纖維時(shí)(試樣5a)，通過壓縮的作用，電阻率行為顯著改變。首先，電阻率一般顯著低于商業(yè)參考試樣V2的電阻率，并且在甚至非常高的壓縮比下，電阻值仍保持為低值。
實(shí)施例3實(shí)施例3研究十八烷基硫醇ODM，十二烷基硫醇DDM和1，6-二苯基-1，3，5-己三烯DPHT對彈性體電阻率的影響。在這些測試中，使用涂覆的球(整個(gè)彈性體復(fù)合材料的50體積％)代替銀涂覆的纖維，并且作為溶劑使用甲苯，它具有比氯仿更好的工作安全性。表III列出了所使用的化合物。如實(shí)施例1和2中所述涂覆填料粒子，但物質(zhì)的數(shù)量相對于填料的數(shù)量減半。以與實(shí)施例1和2中相同的方式制備彈性體和測量彈性體復(fù)合材料的電阻率。
表III
結(jié)果圖4顯示作為壓縮比的函數(shù)的不同彈性體復(fù)合材料的電阻率值。試樣5a(表II)給出比商業(yè)參考試樣V2明顯更低的電阻率，而改變?nèi)軇┖蛯⒆越M裝化合物的數(shù)量減半得到幾乎等于參考試樣V2的電阻率值。在此情況下，DPHT的影響僅是非常輕微的，而DDM得到與ODM幾乎相同的結(jié)果。
實(shí)施例4在實(shí)施例4中，研究ODM和聚苯胺PANI對彈性體的電阻率值的影響。根據(jù)表IV制備不同的填料試樣。如實(shí)施例3中所述涂覆填料粒子，制備導(dǎo)電彈性體和測量彈性體復(fù)合材料的電阻率。聚苯胺的制備例如描述于文章Y.Cao等人，Synth.Met.55-57(1993)3514-3519。
表IV
)*將粒子首先與ODM混合1小時(shí)，然后加入PANI并繼續(xù)混合3小時(shí)。
)**將粒子首先與ODM混合1小時(shí)，然后加入PANI并繼續(xù)混合1小時(shí)。
結(jié)果圖5顯示根據(jù)表IV制備的彈性體復(fù)合材料的電阻率曲線。與參考試樣V3相比，聚苯胺PANI(試樣6c2)在球形粒子表面上的沉淀在一定程度上降低了電阻率，但壓縮比的影響顯著。單獨(dú)的ODM(試樣6a，表III)的影響明顯更大并提供了幾乎等于參考試樣V2的電阻率，它的電阻率僅輕微受增加的壓縮比的影響。當(dāng)PANI和ODM同時(shí)沉淀在銀球表面上時(shí)(試樣6c1)，電阻率下降到輕微低于商業(yè)參考試樣V2。通過首先用ODM涂覆銀球并在1小時(shí)以后加入PANI，獲得相當(dāng)相似的結(jié)果。
結(jié)論根據(jù)簡單模型，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻(Rc)由五個(gè)因子組成(G.R.Ruschau等人，J.Appl.Phys.72，(1992)953-959)1.外部電極和復(fù)合材料之間的電阻(Re)，2.填料粒子的電阻率(Ri)，3.填料粒子間的接觸電阻(Rp)，4.導(dǎo)電鏈中粒子的(平均)數(shù)目(M)，5.導(dǎo)電鏈的數(shù)目(N)在此情況下，其中基體自身不是導(dǎo)電性的復(fù)合材料的電阻，可以由如下方程式給出
(2)---Rc=2Re+(M-1)Rp+MRiN]]>可以通過選擇基體和填料來影響填料粒子的電阻率?？梢酝ㄟ^改變填料粒子表面的特性而影響接觸電阻(和鏈接)。第一重要的現(xiàn)象是接觸電阻。當(dāng)在填料粒子之間的物質(zhì)是電介質(zhì)時(shí)，實(shí)際上根據(jù)隧道電阻確定接觸電阻。當(dāng)粒子彼此間比約8nm更近時(shí)，電子的隧道效應(yīng)有效。此外，通過粒間物質(zhì)的特性而影響隧道效應(yīng)，該特性包括勢壘，其根據(jù)物質(zhì)的厚度和介電常數(shù)確定。用自組裝單分子層涂覆銀粒子使得可以以至少三種方式降低此電阻(1)氧化物層可以用具有更好電導(dǎo)率的硫化物層代替，和(2)該層(烷基鏈)顯著降低勢壘，它也增強(qiáng)了即使在較長距離內(nèi)電子的隧道效應(yīng)，和(3)長烷基鏈降低表面電勢和表面電阻，由此所述粒子通過弱范德華引力而在基體聚合物內(nèi)部產(chǎn)生鏈。
專利申請JP-298683描述了硫醇、苯并三唑和石蠟在降低銀表面的接觸電阻，防止腐蝕，和保持低表面滑動(dòng)阻力中的結(jié)合效果。相反地，在涂覆用于彈性體復(fù)合材料的銀粒子時(shí)，至少苯并三唑和硫醇在降低接觸電阻方面的結(jié)合效果不是非常顯著硫醇自身在降低接觸電阻到合適水平方面和在使壓縮力的影響最小化方面是足夠有效的。相反，當(dāng)在自組裝工藝期間加入中性分子導(dǎo)線時(shí)，接觸電阻顯著下降。
盡管ODM的有效機(jī)理迄今為止特別在理論水平上還不清楚，但在經(jīng)驗(yàn)測試中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其能顯著降低彈性體復(fù)合材料的電阻率，特別是在受到壓縮力的試樣中。壓縮力對由所有粒子形成的鏈，即方程式中的數(shù)值M和N及導(dǎo)電鏈中粒子之間的平均距離都有一定程度的作用。測量表明，當(dāng)粒間接觸電阻僅通過非導(dǎo)電烷基硫醇的作用而降低時(shí)，壓縮力不再非常強(qiáng)烈地起作用。這可能意味著，當(dāng)導(dǎo)電粒子之間的距離增加時(shí)，通過涂層的作用，電子的隧道效應(yīng)也改進(jìn)。
低聚物分子導(dǎo)線和導(dǎo)電聚合物可以鍵合到ODM上并進(jìn)一步降低粒子的電阻率。在此情況下，可以更多地根據(jù)分子導(dǎo)線的電阻率而不是隧道效應(yīng)過程，確定接觸電阻。這也導(dǎo)致壓縮曲線更平坦。
實(shí)施例和相關(guān)說明書僅用于舉例說明本發(fā)明的想法。本發(fā)明的詳細(xì)情況可以在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)變化。因此，本發(fā)明自然不限于在所附實(shí)施例中描述的復(fù)合材料。導(dǎo)電填料中粒子的基本形狀可以例如是球形、正方形、薄片、纖維或自身已知的任何其它粒子形狀。填料也可以包括兩種或多種不同的粒子形狀。填料粒子可以完全是導(dǎo)電材料或它可以由用導(dǎo)電材料涂覆的粒子組成。導(dǎo)電填料可以是銀以外的另一種金屬，如鐵、銅、鎳、鉻、金、鉑或鈀。也可以應(yīng)用兩種或多種導(dǎo)電填料的復(fù)合材料。彈性體復(fù)合材料中導(dǎo)電填料的含量可以自然地在自身已知的極限內(nèi)變化。
彈性體基體可以不僅由一個(gè)，而且可以由兩個(gè)或多個(gè)聚合物材料相組成，其中至少一個(gè)相是連續(xù)相，即基體可以具有IPN結(jié)構(gòu)(互穿聚合物網(wǎng)絡(luò))。這樣的結(jié)構(gòu)例如描述于US專利5,844,037；國際專利申請WO 9941304；EP專利申請0 272 541；EP專利申請0 718 350和EP專利申請0 581 541。在IPN基體中，將導(dǎo)電填料與連續(xù)的聚合物材料相混合。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電熱塑性彈性體復(fù)合材料，其包括彈性體基體和作為導(dǎo)電填料的含金屬的粒子，其特征在于，導(dǎo)電粒子至少部分地涂覆有自組裝單分子層，該單分子層的分子相應(yīng)于結(jié)構(gòu)通式1-X-(CH2)n-CH3(1)其中X是能夠與金屬表面形成穩(wěn)定配合物的中性端基。
2.如權(quán)利要求1中所要求保護(hù)的熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，X是硫醇(SH)、4-吡啶或膦。
3.如權(quán)利要求1或2中所要求保護(hù)的熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，結(jié)構(gòu)通式1中的n是9-19。
4.如權(quán)利要求1、2或3中任意一項(xiàng)中所要求保護(hù)的熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，在自組裝單分子層中布置中性分子導(dǎo)線。
5.如權(quán)利要求4中所要求保護(hù)的熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，該分子導(dǎo)線的長度為7-21。
6.如權(quán)利要求4中所要求保護(hù)的熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，該分子導(dǎo)線是四聯(lián)噻吩(QT)或二苯基己三烯(DPHT)分子。
7.如權(quán)利要求1、2或3中所要求保護(hù)的熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，在自組裝單分子層中布置導(dǎo)電聚合物。
8.如權(quán)利要求7中所要求保護(hù)的熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，導(dǎo)電聚合物是聚苯胺(PANI)、聚吡咯和/或聚噻吩。
9.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)中所要求保護(hù)的熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，彈性體基體包括至少兩個(gè)聚合物相。
10.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)中所要求保護(hù)的熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，它包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括彈性體基體和作為導(dǎo)電填料的涂覆有金屬的粒子的導(dǎo)電熱塑性彈性體復(fù)合材料。導(dǎo)電粒子至少部分地涂覆有自組裝單分子層。涂層可以選擇性地包括固定在自組裝分子之間的分子導(dǎo)線。本發(fā)明熱塑性彈性體的電阻率低并且不會(huì)由于壓縮作用而顯著增加。
文檔編號C08K9/04GK1557001SQ02818657
公開日2004年12月22日 申請日期2002年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月24日
發(fā)明者M·阿爾博斯, M 阿爾博斯, M·卡圖南, 寄, T·韋爾克曼, 寺 申請人:普里米克斯有限公司