研究了不同導電填料對硅橡膠導電性能及加工性能的影響。結果表明，使用乙炔炭黑和導電填料G可制得體積電阻率分別為0.38～0.48 Ω.cm和0.0266 Ω．cm，綜合性能優異的導電硅橡膠。

　　關鍵詞　硅橡膠　導電　填料　銀　炭黑
Conductive and Outstanding Conductive Silicone Rubber

Mao Bin，Zhang Fei，Chen Sanyao，Huang Wei

(Nantong San Teh Xing Electronic Ind.Co.Ltd.,Nantong 226009)

　　Abstract
　　The conductive and processing properties of silicone rubber filled with different conductive powder were investigated.The results showed that the conductive silicone rubber with bulk resistivity being respectively 0.38～0.48 Ω.cm and 0.0266 Ω.cm were made from acetylene carbon black and conductive powder G.

　　Keywords　silicone rubbr　conductive　carbon black　silver

　　硅橡膠配合導電炭黑、金屬粉末及其它經導電材料處理的粉末可制得具有導電、耐高低溫、耐老化、易加工等優良性能的導電硅橡膠，用于制造計算器鍵盤、電話、遙控器、移動電話按鍵等的導電接觸片﹝1﹞。隨著科學技朮的發展，用戶對產品性能的要求越來越高﹔為了滿足客戶對低電阻產品的需要，我們通過改進加工工藝、重新對原材料進行篩選，在原導電橡膠(體積電阻率＞2 Ω.cm)的基礎上制備出高導電硅橡膠(體積電阻率＜0.05　Ω.cm)。

1　實驗部分

1.1　原材料
　　基膠：甲基乙烯基硅橡膠，乙烯基摩爾分數為0.05%～0.15%，日本進口。

　　導電填料：乙炔炭黑1，國產﹔乙炔炭黑2，CABOT公司﹔超導炭黑BP2000，CABOT公司﹔銀(Ag)，純度99.9%，200目，上海化學試劑公司﹔高導電粉末G，自備。

　　硫化劑：過氧化二異丙苯(DCP)：純度99%，江蘇海安東洋化工廠﹔2，5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷(DBPMH)：含量大于85%，江蘇句容先鋒化工有限公司。

　　助交聯劑：多乙烯基硅橡膠，乙烯基摩爾分數為1%～3%，日本進口﹔三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC)，合肥化工研究所,雙二四。

1.2　試驗方法

1.2.1　混煉
　　按一定比例(見表2)將基膠、導電填料、硫化劑，助交聯劑等進行混煉加工后得片狀膠料。填充料不同采用的混煉設備不同：填料為炭黑時，用密煉機密煉后過濾，再經開煉機出片﹔填充料為高導電粉末G及Ag時，用開煉機混煉后出片。

1.2.2　硫化
　　采用壓力為100～150 t的平板硫化機。
　　一段硫化：175 ℃±5 ℃×300 s﹔
　　二段硫化：200 ℃×4 h。

1.2.3　制備導電粒子
　　以直徑為3 mm的沖片機沖片制成樣品。其中：填充劑為炭黑，制成直徑為3 mm、厚度為0.7 mm的圓形粒子﹔雙二五 填充劑為高導電粉未G，制成直徑為3mm、厚度為0.55 mm的圓形粒子。

1.3　電阻測試
　　使用FLUKE－77數字萬用表。
　　方法：施加壓力200 g，讀出電阻R，按下式計算體積電阻率：
ρv＝RA/d

　　式中，ρv為體積電阻率，Ω.cm﹔R為電阻，Ω﹔A為試樣橫截面積，cm2﹔d為試樣厚度，cm。

2　結果與討論
2.1　導電機理及導電填料的比較
　　復合型高聚物的導電機理主要有導電顆料接觸導電理論及隧道效應。高導電性硅橡膠的導電機理更傾向于前者：當導電粒子的加入量很少時，導電粒子被橡膠分開呈絕緣性﹔導電粒子加入量漸漸增大時，顆粒間的距離縮短，部分相互接觸出現導電性﹔當用量增大到一定程度時，表現出良好的導電性，此為導電粒子相互接觸形成通路的結果﹝2﹞。導電填料各有優劣：用貴金屬可獲導電性優異的材料﹔但會大大增加制品成本，且金屬粒子在聚合物中的遷移會使表層導電率下降，造成材料導電性不穩定。使用一般金屬(如銅)會克服上述一些局限性，但會因其表面氧化而使電阻增大﹔石墨的加入對整個體系粘度影響較小，然而，其結構決定了要獲得同等程度的導電性其加入量需遠大于炭黑，其結果必然會影響聚合物的物理性能。對于導電性要求不太高(如抗靜電性)的場合，炭黑是增加硅橡膠導電性較完美的填充劑。一方面它具有一定的補強作用，同時，也提供導電性﹔但其加工較困難、勞動環境惡劣，且不能滿足低電阻、高導電材料的要求。高導電粉末G能提供更高的導電性、且加工性能和制品的物理性能良好。

2.2　不同導電填料性能的比較

　　不同導電填料的物理性能見表1。

表1　不同導電填料的性能比較

 

 

	乙炔炭黑1	乙炔炭黑2	BP2000	G
粒徑／μm		0.014	0.012	2～12
比表面積 /m2.g－1	243	560	1475
吸油值/ mL.(100g)－1	120	82	330
相對密度	1.8	1.8	1.8	2.63

　　對炭黑來講，粒徑越大，吸油值越低，越易分散，但導電性差﹔高比表面積炭黑導電性高，但可加入量少，導電性亦難以提高。

　　以不同導電填料設計導電硅橡膠配方，其硫化后的導電性能見表2。

     表2　不同導電填料對導電硅橡膠導電性能的影響

 

配方	1	2	3	4	5
硅橡膠	100	100	100	100	100
乙炔炭黑1	70		70
乙炔炭黑2		50～60
BP2000			10
高導電粉末G				130～230
Ag					150
結構控制劑		6	6
DCP	硫化	不硫化	不硫化
DBPMH	易硫化	較難硫化	難硫化	硫化	硫化
導電膠體積 電阻率／Ω.cm	0.95～1.9	0.38～0.48	＜0.29	0.0266	0.0190

　　表2表明，炭黑2、BP2000的加入會延緩硅橡膠的硫化，甚至使常用硫化劑如DCP失效。例如，炭黑2用量為基膠的10%時，DCP用量達1.5%也不能使膠料硫化。用高導電粉末G及Ag填充的導電硅橡膠的體積電阻率比炭黑填充的低1～2個數量級。