本發(fā)明涉及橡膠領(lǐng)域，具體地，涉及一種導(dǎo)電、抗靜電橡膠組合物和硫化橡膠及其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、導(dǎo)電橡膠材料的體積電阻率范圍在102～106ω·m之間，導(dǎo)電橡膠材料在各種類型的壓力傳感器中有著廣泛的應(yīng)用，壓阻傳感器因其裝置結(jié)構(gòu)簡單，能量消耗低，靈敏系數(shù)大，頻率響應(yīng)好等特點而受到廣泛的關(guān)注。其中導(dǎo)電橡膠傳感器，因具有導(dǎo)電功能、密度小、耐腐蝕且電導(dǎo)率可以在數(shù)十個數(shù)量級內(nèi)調(diào)節(jié)等優(yōu)點，經(jīng)常代替金屬材料壓阻傳感器和無機導(dǎo)電材料壓阻傳感器，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。而抗靜電橡膠材料的體積電阻率范圍為106～109ω·m，在防靜電外殼、抗靜電輸送帶、抗靜電鞋底、ic貯存箱、復(fù)印和紡織用膠輥以及抗靜電膠板、膠條等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

2、cn105670297a公開了一種用于柔性傳感器的導(dǎo)電橡膠材料及其制備方法和應(yīng)用，該用于柔性傳感器的導(dǎo)電橡膠材料包括如下重量份數(shù)的下列組分：硅橡膠基體100份，導(dǎo)電填料5-100份，改性白炭黑5-30份，偶聯(lián)劑0.1-10份，且所述導(dǎo)電橡膠材料通過將導(dǎo)電性填料分散在橡膠材料中，經(jīng)電子束或γ射線輻射交聯(lián)制成。所述硅橡膠基體包括硅原子和氧原子交替構(gòu)成的分子主鏈結(jié)構(gòu)，進一步，所述硅橡膠基體為二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基乙烯基苯基硅橡膠、亞苯基硅橡膠、氟硅橡膠、腈硅橡膠、硼硅橡膠中的至少一種。所述導(dǎo)電填料為導(dǎo)電炭黑、納米石墨、碳納米管、鍍銀粉、鎳粉、鍍鎳粉中的至少一種。所述導(dǎo)電橡膠材料的電阻率范圍為2.0×103ω·m到1.0×1010ω·m。在該專利中，導(dǎo)電橡膠的基體采用價格昂貴的硅橡膠，導(dǎo)電填料采用導(dǎo)電炭黑、金屬粉等，加工方法采用熔體復(fù)合方法，導(dǎo)電填料不易在橡膠基體中高效分散，影響了導(dǎo)電性能的進一步提升。

3、隨著智能產(chǎn)品的普及，可穿戴電子設(shè)備呈現(xiàn)出巨大的市場前景，但實現(xiàn)柔性電子傳感器的高靈敏度、高分辨率、低成本制造和復(fù)雜信號檢測仍是很大的挑戰(zhàn)。導(dǎo)電橡膠材料作為傳感器主要的核心部件材料之一，其電阻率可調(diào)節(jié)范圍的廣度、以及制造成本等因素將影響可穿戴設(shè)備未來的發(fā)展。

4、因此，需要提出一種能夠解決上述問題的制備導(dǎo)電橡膠組合物的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的導(dǎo)電填料不易在橡膠基體中高效分散，影響了導(dǎo)電性能的進一步提升的問題，提供一種導(dǎo)電、抗靜電橡膠組合物和硫化橡膠及其制備方法及應(yīng)用，該硫化橡膠具有較寬的體積電阻率，且成本低。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種導(dǎo)電、抗靜電橡膠組合物，其中，所述橡膠組合物包括基礎(chǔ)橡膠、碳基填料、硫化劑、硫化促進劑、硫化活性劑和防老劑，所述基礎(chǔ)橡膠為丁苯橡膠；所述碳基填料為石墨烯和/或氧化石墨烯；且相對于100重量份的所述基礎(chǔ)橡膠，所述碳基填料的含量為0.8-6.5重量份。

3、本發(fā)明第二方面提供了一種硫化橡膠，其中，所述硫化橡膠包括將前述所述的導(dǎo)電、抗靜電橡膠組合物進行混煉和硫化處理得到。

4、本發(fā)明第三方面提供了一種制備前述所述的硫化橡膠的方法，其中，所述的方法包括：

5、(1)將碳基材料分散至水中形成含有碳基材料的懸浮液；

6、(2)以飽和nacl水溶液為絮凝劑，將基礎(chǔ)橡膠與所述懸浮液混合進行共凝聚，以及將得到的共凝聚固體進行過濾、洗滌和干燥處理，得到基礎(chǔ)橡膠/碳基材料母煉膠；

7、(3)將所述基礎(chǔ)橡膠/碳基材料母煉膠、硫化劑、硫化促進劑、硫化活性劑和防老劑進行混煉和硫化處理，得到硫化橡膠。

8、本發(fā)明第四方面提供了一種前述所述的硫化橡膠在制備柔性電阻傳感器中的應(yīng)用。

9、本發(fā)明第五方面提供了一種前述所述的硫化橡膠在制備防靜電橡膠材料中的應(yīng)用。

10、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過將碳基材料以乳液復(fù)合的方法高效分散在基礎(chǔ)橡膠中，并在復(fù)合過程中原位還原為高導(dǎo)電填料，使得硫化膠組合物具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，其體積電阻率范圍為102ω·m到109ω·m，可滿足可穿戴設(shè)備柔性壓阻傳感器導(dǎo)電橡膠材料(102ω·m至106ω·m)的使用要求，調(diào)節(jié)體積電阻率在106ω·m至109ω·m之間，還可作為抗靜電橡膠材料使用。同時，本發(fā)明的橡膠組合物基體采用價格較便宜的丁苯橡膠，而非通常使用的昂貴的硅橡膠等橡膠基體，由于導(dǎo)電填料的高效分散技術(shù)，導(dǎo)電填料的少量填充就可以有較低的體積電阻率，因此具有較低的材料成本。

技術(shù)特征：

1.一種導(dǎo)電、抗靜電橡膠組合物，其特征在于，所述橡膠組合物包括基礎(chǔ)橡膠、碳基填料、硫化劑、硫化促進劑、硫化活性劑和防老劑，所述基礎(chǔ)橡膠為丁苯橡膠；所述碳基填料為石墨烯和/或氧化石墨烯；且相對于100重量份的所述基礎(chǔ)橡膠，所述碳基填料的含量為0.8-6.5重量份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其中，相對于100重量份的基礎(chǔ)橡膠，所述碳基填料的含量為1-6.2重量份，優(yōu)選為1-5重量份。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橡膠組合物，其中，所述基礎(chǔ)橡膠為基礎(chǔ)橡膠乳液形式；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其中，相對于100重量份的丁苯橡膠，所述硫化劑的含量為1-3重量份，所述硫化活性劑的含量為3-6重量份，所述硫化促進劑的含量為0.5-2重量份，所述防老劑的含量為0.5-2重量份；

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的橡膠組合物，其中，所述硫化劑為硫磺給予體，優(yōu)選地，所述硫化劑選自普通硫磺s、充油不溶性硫磺is和硫磺類硫化劑中的一種或多種；

6.一種硫化橡膠，其特征在于，所述硫化橡膠包括將權(quán)利要求1-4中任意一項所述的導(dǎo)電、抗靜電橡膠組合物進行混煉和硫化處理得到。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硫化橡膠，其中，所述硫化橡膠的體積電阻率為102ω·m至109ω·m。

8.一種制備權(quán)利要求6或7所述的硫化橡膠的方法，其特征在于，所述的方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述混合的條件包括：攪拌速率為20-100rpm，溫度為30-90℃，時間為5-600min；

10.一種權(quán)利要求6或7所述的硫化橡膠在制備柔性電阻傳感器中的應(yīng)用。

11.一種權(quán)利要求6或7所述的硫化橡膠在制備防靜電橡膠材料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及橡膠領(lǐng)域，公開了一種導(dǎo)電、抗靜電橡膠組合物和硫化橡膠及其制備方法及應(yīng)用。所述橡膠組合物包括基礎(chǔ)橡膠、碳基填料、硫化劑、硫化促進劑、硫化活性劑和防老劑，所述基礎(chǔ)橡膠為丁苯橡膠；所述碳基填料為石墨烯和/或氧化石墨烯；且相對于100重量份的所述基礎(chǔ)橡膠，所述碳基填料的含量為0.8?6.5重量份。本發(fā)明的硫化橡膠可滿足可穿戴設(shè)備柔性壓阻傳感器導(dǎo)電橡膠材料(10<supgt;2</supgt;Ω·m至10<supgt;6</supgt;Ω·m)的使用要求，調(diào)節(jié)體積電阻率在10<supgt;6</supgt;Ω·m至10<supgt;9</supgt;Ω·m之間，還可作為抗靜電橡膠材料使用。

技術(shù)研發(fā)人員：趙青松,鄭方遠,王超,劉蘋,何歡
受保護的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19