一種硅橡膠基力敏復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于導電橡膠的合成技術領域，具體涉及一種硅橡膠基力敏復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著自動化機器人的發(fā)展，對于用在機器人皮膚的力敏傳感器材料的要求是:材料要在一個小的壓力下電阻率發(fā)生明顯的變化。所以，對于制備能應用于機器人皮膚的材料來說要求滿足以下兩個條件:1、材料可以感受到小的壓力(0.3-0.8MPa) ;2、在壓力的作用下，材料的電阻率要有一個明顯的變化。在聚合物基復合材料領域，如果選用低模量的硅橡膠、環(huán)氧樹脂、聚二甲基硅氧烷等材料作為基體，在加入導電填料后，其在一個小的壓力下會有較大的形變，其導電性能也會發(fā)生較大的變化，從而有望通過工藝的調(diào)整來制備出高壓敏性能的復合材料。
[0003]現(xiàn)有的聚合物基壓敏材料主要是以碳系材料為導電填料，檢索到的性能最好的壓敏材料是以聚二甲基硅氧烷為基體以碳納米管為導電填料制備的復合材料(JihunHwang, Jaeyoung Jang, Kipyo Hong et al.Poly (3-hexylth1phene) wrappedcarbon nanotube/ poly(dimethylsiloxane) composites for use in finger-sensingpiezoresistive pressure sensors.Carbon, 2011, 49, 106-110.)，其在小的壓強范圍就會出現(xiàn)電阻的變化。但是，因為碳系材料自身的電導率較低，從而使得復合材料在壓力的作用下電導率的變化范圍較小。所以，如何提高材料在壓力作用下的電導率變化范圍是一個需要解決的問題。
[0004]金屬銀、鎳、銅等具有高的電導率，可以制備大的電導率變化范圍的復合材料。但是，當以金屬粉末為填料時，要想得到好的壓敏材料，填料的量用量會很大。Jung制備的樣品，如果要使材料的電阻變化六個數(shù)量級，填料的體積含量達到50.7%(Jung J,Kim Mj Choi J K， Park D Wj Shim S E.piezoresistive effects of copper-filledpolydimethylsiloxane composites near critical pressure.Polymer, 2013， 54，7071)。對于復合材料來說，如果填料所占比例較大，勢必會提高制備成本，并且影響材料的使用性能。公開號為CN 101108916A的專利公開了一種壓敏導電橡膠及其制備方法，當鎳粉與硅橡膠的質量比為3:1 (鎳粉所占體積分數(shù)為28.8%)時，材料才具有好的壓敏性能。當填料的含量減少至小于2:1 (鎳粉所占體積分數(shù)為20.96%)時，原來的制備方法就很難制備出所用材料。所以，我們對制備方法進行了重新的摸索，從而使復合材料中金屬填料的含量大大降低，并且材料的性能更加穩(wěn)定。本發(fā)明與上述發(fā)明的不同點在于:1、金屬填料的含量明顯降低，成本降低；2、材料的壓敏曲線光滑，材料的性能穩(wěn)定；3、制備工藝不同；4、金屬填料的粒徑不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種低成本、高性能且制備工藝簡單的硅橡膠基力敏復合材料的制備方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種硅橡膠基力敏復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:(I)將金屬填料加入到硅烷偶聯(lián)劑的醇水溶液中并機械攪拌20-40min，離心沉淀，置于烘箱中干燥后研磨l-3h得到金屬粉末；(2)按照以下體積百分配比量取原料，硫化硅橡膠80.73%-88.30%和金屬粉末11.70%-19.27%，將金屬粉末與硫化硅橡膠混合后加入到溶劑四氫呋喃或二甲苯中，機械攪拌l_3h，然后加入硫化硅橡膠體積分數(shù)1.5%-4%的室溫硫化硅橡膠固化劑，繼續(xù)機械攪拌直至溶劑揮發(fā)完全，樣品變成硬膏狀；(3)將硬膏狀樣品加入粉末壓片機的模具，于40-70°C壓片，壓力為0.3-lMPa，保壓時間20-60min，然后將壓好的樣品于50_70°C干燥固化24h制得硅橡膠基力敏復合材料。
[0007]進一步限定，所述的金屬填料為粒徑不大于3 μπι的銀、镲或銅。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果:(1)制備過程中金屬填料的使用量大幅度降低，制備成本也隨之大幅度降低，并且制備的硅橡膠基力敏復合材料具有優(yōu)秀的壓敏性能；(2)因為金屬填料的含量減少，制得的硅橡膠基力敏復合材料具有優(yōu)秀的蠕變性能，可以多次重復使用。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明實施例1制得的硅橡膠基力敏復合材料的掃描電鏡圖，可以看出硅橡膠基力敏復合材料中金屬鎳均勻分散在硫化硅橡膠基體中。
[0010]圖2是本發(fā)明實施例1-3制得的硅橡膠基力敏復合材料的電阻隨壓強的變化曲線，可以看出硅橡膠基力敏復合材料在較小的壓力下，其導電率發(fā)生了明顯的變化，并且其壓阻變化趨勢穩(wěn)定。
[0011]圖3是本發(fā)明實施例2制得的硅橡膠基力敏復合材料的電阻隨壓強的變化曲線，圖中給出了第1、3、6、10次側得的數(shù)據(jù)，可以看出硅橡膠基力敏復合材料具有較好的蠕變性能，可以多次使用。
【具體實施方式】
[0012]以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
[0013]實施例1
(I)將粒徑為I μπι的鎳粉加入到硅烷偶聯(lián)劑的醇水溶液中并機械攪拌20min，離心沉淀，置于烘箱中干燥后研磨Ih得到金屬鎳粉；(2)按照以下體積百分配比量取原料，硫化硅橡膠85.30%和金屬鎳粉14.70%，將金屬鎳粉與硫化硅橡膠混合后加入到溶劑四氫呋喃中，機械攪拌lh，然后加入硫化硅橡膠體積分數(shù)3.5%的室溫硫化硅橡膠固化劑，繼續(xù)機械攪拌直至溶劑揮發(fā)完全，樣品變成硬膏狀；(3)將硬膏狀樣品加入粉末壓片機的模具，于60°C壓片，壓力為0.4MPa，保壓時間50min，然后將壓好的