專利名稱：硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型導電橡膠，屬于導電高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
三元乙丙橡膠(EPDM)具有良好的耐寒性、耐熱性、耐臭氧性、耐酸堿性、電氣絕緣性及較高的機械強度等，加之售價比較低廉，因而在許多工業(yè)部門獲得了廣泛應(yīng)用。硅橡膠溶解度參數(shù)為7.3，而EPDM溶解度參數(shù)為8.0，而且兩者極性相近，使并用成為可能。硅橡膠/EPDM并用膠可降低硅橡膠的成本，并有效提高硅橡膠的機械強度，動態(tài)疲勞特性、耐水蒸汽性、耐熱水性及浸水后的電氣性能。
日本信越化學公司用特殊硅烷偶聯(lián)劑使硅橡膠與EPDM形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，率先開發(fā)了硅橡膠/EPDM并用膠。日本合成橡膠公司推出的JSR JENIX E2170并用膠，無論拉伸強度、撕裂強度、扯斷伸長率，還是耐熱性、耐水性均大大優(yōu)于硅橡膠。有關(guān)報道見馬文石，“硅橡膠并用膠的開發(fā)和應(yīng)用”，橡膠工業(yè)，1998，45，630。一般而言，硅橡膠與EPDM共混采用增容共混法最好。功能性有機聚硅氧烷和補強型二氧化硅并用體系，乙丙橡膠(EPR)接枝硅烷、聚乙烯丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，聚乙烯接枝硅烷等作相容劑，使得硅橡膠/EPDM并用橡膠物理性能、老化性能、熱穩(wěn)定性能較簡單共混產(chǎn)物有顯著提高。有關(guān)報道可見科爾等“化學相互作用對硅橡膠-三元乙丙并用橡膠性能的影響”，聚合物，1995，36(17)，3273。(Kole S，Roy S and BhowmickA K，Polymer，1995，36(17)，3273.)；王迪珍，徐筱丹，李航等，“EPDM/甲基乙烯基硅橡膠共混工藝，合成橡膠工業(yè)，1996，19(3)，171。以上大分子相容劑，雖然對提高并用膠的性能有顯著作用，但是沒有現(xiàn)成的產(chǎn)品可資利用。所以，可考慮使用硅烷偶聯(lián)劑作相容劑。實際上，它可有效增強白炭黑與聚合物之間以及三元乙丙橡膠與硅橡膠之間的結(jié)合，從而大幅度提高并用膠的機械性能及耐熱性，參見幸松民、王一璐，《有機硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用》，化學工業(yè)出版社，北京，1999，P687。
現(xiàn)有的硅橡膠/EPDM并用體系均為非導電性。
本發(fā)明的硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠原料組份如下，均為重量份三元乙丙橡膠(EPDM)生膠66～90份硅橡膠生膠10～34份硅烷偶聯(lián)劑5.0～8.8份/100份生膠(EPDM與硅橡膠生膠總量，下同)有機過氧化物 4.4～10.0份/100份生膠炭黑 30～60份/100份生膠白炭黑0～30份/100份生膠所述EPDM的第三單體是雙環(huán)戊二烯(DCPD)，或者是5-乙叉-2-降冰片烯(ENB)，碘值15～24。
所述硅橡膠是甲基乙烯基硅橡膠，乙烯基摩爾含量0.05％～0.50％，或者是甲基苯基乙烯基硅橡膠，苯基摩爾含量為5％～10％。
所述硅烷偶聯(lián)劑是γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧硅烷(A-174)，或者是雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(Si69)。
所述有機過氧化物是2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧)己烷(雙2，5)，或者是過氧化二異丙苯(DCP)。
所述炭黑是乙炔炭黑(青州化工有限公司產(chǎn))，高耐磨炭黑HAF N-330(青州化工有限公司產(chǎn))，VXC-72導電炭黑(卡博特上海分公司產(chǎn))或BP2000超導電炭黑(卡博特上海分公司產(chǎn))。
所述白炭黑是4#氣相法白炭黑(卡博特上海分公司產(chǎn))。
本發(fā)明的硅橡膠/EPDM并用導電橡膠制備方法如下采用開放式雙輥煉膠機加工，滾筒溫度為室溫。首先將EPDM生膠66～90份和硅橡膠生膠10～34份加到滾筒上，開動機器，使其包輥后，先加入白炭黑0～30份/100份生膠，混煉均勻后再加入炭黑30～60份/100份生膠?；鞜挷僮鲿r間與填料用量有關(guān)，一般在25～60分鐘。混煉均勻的膠料經(jīng)8～10次薄通后，加入5.0～8.8份硅烷偶聯(lián)劑/100份生膠，混煉1～5分鐘后，加入有機過氧化物4.4～10.0份/100份生膠，薄通10遍，打卷下片。在平板硫化機上進行一段硫化。一段硫化條件為10MPa壓力下，160℃×60分鐘；二段硫化在帶鼓風的烘箱中進行，條件為160℃×120分鐘。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)良效果是1.獲得一種力學性能好的并用導電橡膠，主要力學性能及電性能指標如下硬度71～77(ShoreA)；拉伸強度7.04～17.37MPa；撕裂強度23.69～50.1kN/m；斷裂伸長率189.2～383.6％；體積電阻率∞～87.3Ω·cm。
2.制備方法簡便易行。成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好。
具體實施方式
實施例1硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠原料組份如下，均為重量份三元乙丙橡膠(EPDM)生膠，第三單體是5-乙叉-2-降冰片烯(ENB) 75份甲基乙烯基硅橡膠生膠，分子量58萬，乙烯基摩爾含量0.05％～0.50％25份雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(Si69) 8.4份過氧化二異丙苯(DCP) 7.9份VXC-72導電炭黑40份4#氣相法白炭黑20份。
制備方法如下先將EPDM生膠及硅橡膠生膠一起在開煉機上混煉至緊包前輥，加入白炭黑，混煉均勻后加入導電炭黑，混煉均勻，依次加入偶聯(lián)劑雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(Si69)及過氧化二異丙苯(DCP)，薄通10遍，一段硫化、二段硫化后得到并用導電橡膠。其硬度為75(ShoreA)，拉伸強度為13.51MPa，撕裂強度為37.4kN/m，斷裂伸長率為306.9％，體積電阻率為6.57×102Ω·cm。實施例2硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠原料組份如下，均為重量份三元乙丙橡膠(EPDM)生膠，第三單體是5-乙叉-2-降冰片烯(ENB)66份甲基乙烯基硅橡膠生膠，分子量58萬，乙烯基摩爾含量0.05％～0.50％ 34份γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧硅烷(A-174)7.8份2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧)己烷(雙2，5) 6.7份VXC-72導電炭黑 40份4#氣相法白炭黑 20份。
制備方法如下先將EPDM生膠及硅橡膠生膠一起在開煉機上混煉至緊包前輥，加入白炭黑，混煉均勻后加入導電炭黑，混煉均勻，依次加入偶聯(lián)劑Si69及過氧化二異丙苯DCP，薄通10遍，一段硫化、二段硫化后得到并用導電橡膠。其硬度為75(ShoreA)，拉伸強度為9.36MPa，撕裂強度為23.96kN/m，斷裂伸長率為270.4％，體積電阻率為9.31×102Ω·cm。實施例3硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠原料組份如下，均為重量份三元乙丙橡膠(EPDM)生膠，第三單體是5-乙叉-2-降冰片烯(ENB) 90份甲基乙烯基硅橡膠生膠，分子量58萬，乙烯基摩爾含量0.05％～0.50％10份雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(Si69) 7.8份過氧化二異丙苯(DCP) 6.7份VXC-72導電炭黑40份4#氣相法白炭黑20份。
制備方法如下先將EPDM生膠及硅橡膠生膠一起在開煉機上混煉至緊包前輥，加入白炭黑，混煉均勻后加入導電炭黑，混煉均勻，依次加入偶聯(lián)劑γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧硅烷(A-174)及有機過氧化物2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧)己烷(雙2，5)，薄通10遍，一段硫化、二段硫化后得到并用導電橡膠。其硬度為77(Shore A)，拉伸強度為17.37MPa，撕裂強度為50.1kN/m，斷裂伸長率為383.6％，體積電阻率為1.09×108Ω·cm。
權(quán)利要求
1.硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠，其特征在于原料組份如下，均為重量份三元乙丙橡膠生膠66～90份硅橡膠生膠 10～34份硅烷偶聯(lián)劑 50～8.8份/100份生膠有機過氧化物4.4～10.0份/100份生膠炭黑30～60份/100份生膠白炭黑 0～30份/100份生膠。
2.如權(quán)利要求1所述的硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠，其特征在于，所述三元乙丙橡膠的第三單體是雙環(huán)戊二烯，或者是5-乙叉-2-降冰片烯，碘值15～24。
3.如權(quán)利要求1所述的硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠，其特征在于，所述硅橡膠是甲基乙烯基硅橡膠，乙烯基摩爾含量0.05％～0.50％，或者是甲基苯基乙烯基硅橡膠，苯基摩爾含量為5％～10％。
4.如權(quán)利要求1所述的硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑是γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧硅烷，或者是雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。
5.如權(quán)利要求1所述的硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠，其特征在于，所述有機過氧化物是2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧)己烷，或者是過氧化二異丙苯。
6.如權(quán)利要求1所述的硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠，其特征在于，所述炭黑是乙炔炭黑，高耐磨炭黑HAF N-330，VXC-72導電炭黑或BP2000超導電炭黑。
7.如權(quán)利要求1所述的硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠，其特征在于，所述白炭黑是4#氣相法白炭黑，或VXC-72導電白炭黑。
8.一種權(quán)利要求1所述的硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠的制備方法，包括步驟如下采用開放式雙輥煉膠機加工，滾筒溫度為室溫，首先將三元乙丙橡膠生膠生膠66～90份和硅橡膠生膠10～34份加到滾筒上，開動機器，使其包輥后，先加入白炭黑0～30份/100份生膠，混煉均勻后再加入炭黑30～60份/100份生膠，混煉操作時間25～60分鐘，混煉均勻的膠料經(jīng)8～10次薄通后，加入5.0～8.8份硅烷偶聯(lián)劑/100份生膠，混煉1～5分鐘后，加入有機過氧化物4.4～10.0份/100份生膠，薄通10遍，打卷下片；在平板硫化機上進行一段硫化，條件為10MPa壓力下，160℃×60分鐘；二段硫化在帶鼓風的烘箱中進行，條件為160℃×120分鐘。
全文摘要
硅橡膠/三元乙丙并用導電橡膠及其制備方法，屬于導電高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。原料為三元乙丙橡膠生膠，硅橡膠生膠，硅烷偶聯(lián)劑，有機過氧化物，炭黑，白炭黑。制備方法為采用開放式雙輥煉膠機加工，將生膠包輥后，加入白炭黑混煉，再加入炭黑混煉鐘，混煉均勻的膠料經(jīng)薄通后，加入硅烷偶聯(lián)劑，混煉，加入有機過氧化物，薄通，打卷下片。本發(fā)明的方法可獲得一種力學性能好的并用導電橡膠，制備方法簡便易行，成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好。
文檔編號C08L23/00GK1470559SQ0311243
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者張潔, 馮圣玉, 張 潔 申請人:山東大學