隨著科學(xué)技術(shù)的進步和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,航天和電子電氣等領(lǐng)域?qū)?dǎo)電材料提出了新的要求,希望導(dǎo)電材料既具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能,又能起到減震的作用,導(dǎo)電硅橡膠正好滿足這一要求.硅橡膠具有良好的耐熱性、耐候性和耐寒性,還具有其它彈性體無法達到的對化學(xué)和物理作用的穩(wěn)定性。但普通硅橡膠導(dǎo)電性能較差,加入導(dǎo)電填料可以提高其導(dǎo)電性能,常用的導(dǎo)電填料金屬粉末(如銀粉、鎳粉和銅粉等)和非金屬材料(如石墨、炭黑、碳納米管和導(dǎo)電纖維等)。與金粉末相比,非金屬材料的導(dǎo)電性能雖然較差,但能夠保證硅橡膠的物理性能。本文簡要介紹國內(nèi)外導(dǎo)電硅橡膠的研究狀況。導(dǎo)電機早期認為導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性能來自分散在聚合物中的導(dǎo)電粒子互相接觸,即導(dǎo)電通路理論。目前普遍認為聚合物產(chǎn)生導(dǎo)電性能的原理是電子隧道效應(yīng)。導(dǎo)電通路理導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電性能由基體和填料的綜合作用來決定。當(dāng)導(dǎo)電粒子的加入量很小時,導(dǎo)電粒子均勻分散在絕緣基體中,導(dǎo)電粒子沒有接觸,因此材料呈基體自身的絕緣性。隨著導(dǎo)粒子加入量的增大,導(dǎo)電粒子的間距變小,部分粒子接觸并相互作用,在體系中形成類似鏈狀和網(wǎng)狀形態(tài),當(dāng)導(dǎo)電粒子用量增大到一定程度時,復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性能,這是導(dǎo)電粒子相互接觸形成通路的結(jié)果。使體系內(nèi)形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)是提高導(dǎo)電性能的關(guān)鍵。電子隧道效應(yīng)理導(dǎo)電通路理論雖然可以解釋在臨界濃度時電阻突變現(xiàn)象,但存在很多漏洞。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)粒子間距較大和導(dǎo)電粒子尚未形成導(dǎo)電鏈時復(fù)合材料也產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象。有人認為粒子間隙較大時的導(dǎo)電現(xiàn)象是電子在間隙間躍遷的結(jié)果。導(dǎo)電雖然與導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成有關(guān),但不是靠導(dǎo)電粒子直接接觸來導(dǎo)電,而是熱起伏時電子在粒子中躍遷造成的。
導(dǎo)電硅橡膠的分類：金屬粉末填金屬粉末是電的良導(dǎo)體,將金屬粉末填充到硅橡膠中可明顯改善其導(dǎo)電性能。以牌號為R401的硅橡膠為基體、銀粉或鎳粉作為導(dǎo)電填料,制備導(dǎo)電硅橡膠.結(jié)果表明,當(dāng)銀粉和鎳粉的細度和體積分數(shù)相同時,摻入銀粉的硅橡膠體積電阻率比摻入鎳粉的硅橡膠小兩個數(shù)量級,且物理性能較好。試驗結(jié)果表明,隨著鍍銀鎳粉用量的增大,導(dǎo)電硅橡膠體積電阻率呈減小趨勢,當(dāng)鍍銀鎳粉用量為450份時,導(dǎo)電硅橡膠的物理性能和導(dǎo)電性能均較優(yōu)。非金屬粉末填充部分非金屬粉末具有很高的電導(dǎo)率,將其填充到硅橡膠中,不僅能夠得到導(dǎo)電性能良好的硅橡膠,還能夠保持硅橡膠原有性能優(yōu)點。焦冬生等[1]將乙炔炭黑填充到硅橡膠中,得到導(dǎo)電性能良好的導(dǎo)電硅橡膠。試驗結(jié)果表明隨著乙炔炭黑用量的增大,導(dǎo)電硅橡膠的體積電阻率減小,當(dāng)乙炔炭黑用量超過三十份時,導(dǎo)電硅橡膠的體積電阻率迅速減小;當(dāng)乙炔炭黑用量大于四十份時,導(dǎo)電硅橡膠體積電阻率下降趨緩。結(jié)果表明,隨
著炭黑用量的增大,硫化膠的導(dǎo)電性能提高,但物理性能下降;將兩種炭黑并用,當(dāng)HG24型導(dǎo)電炭黑用量為三份、乙炔炭黑用量為三十份時,導(dǎo)電硅橡膠的導(dǎo)電性能和物理性能能夠滿足要求。試驗結(jié)果表明,導(dǎo)電硅橡膠的電阻隨著溫度的升高而降低,導(dǎo)電粒子含量越大或混合導(dǎo)電填料中石墨所占比例越大,導(dǎo)電硅橡膠電阻的熱穩(wěn)定性越好。導(dǎo)電硅橡膠的電學(xué)特性壓阻效壓阻效應(yīng)是指材料受到外力作用而發(fā)生形變時,其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)炭黑填充導(dǎo)電硅橡膠的電阻率隨著外界壓力的增大先減小后增大,隨著填料用量的增大,臨界壓力增大。謝泉等用指數(shù)型弛豫方程描述和擬合在外力作用下硅橡膠的弛豫過程,結(jié)果表明,外力越大,橡膠弛豫時間越短。同時他們利用根據(jù)量子漲落隧道導(dǎo)電理論的方程描述了導(dǎo)電橡膠平衡電阻與拉力的關(guān)系。電阻溫度特性是指電阻隨著溫度變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象,主要包括三種類型:正溫度系數(shù)、負溫度系數(shù)和臨界溫度系數(shù)。結(jié)果表明,導(dǎo)電硅橡膠低溫時表現(xiàn)出負溫度系數(shù),高溫時表現(xiàn)出臨界溫度系數(shù)。將氣相法白炭黑加入到導(dǎo)電炭黑填充的硅橡膠體系中,體系的電阻率隨著溫度的升高而增大,而未添加導(dǎo)電炭黑的體系電阻率隨著溫度的升高而減小。將乙炔炭黑和炭黑N234分別加入硅橡膠中,結(jié)果發(fā)現(xiàn),乙炔炭黑填充的導(dǎo)電硅橡膠體積電阻率隨著溫度的升高而增大,而填充炭黑N234的硅橡膠體積電阻率隨溫度的變化情況較復(fù)雜。這可能是由于填料與聚合物基體間的熱力學(xué)行為不匹配所造成的。
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硅膠與硅橡膠的區(qū)別：硅橡膠的應(yīng)用已經(jīng)很廣泛了，但對硅橡膠和硅膠的理解及區(qū)分上，可能會有人不了解，叫法也不固定。今天在這里詳細介紹硅膠和硅橡膠的區(qū)別和分類。目前“硅膠"這個詞的概念還不規(guī)范，因到目前止還沒有國家明文規(guī)定的叫法。當(dāng)我們聽到“硅膠"這個詞的時候一定要理解是二氧化硅還是含硅合成橡膠，或者說到底是無機硅膠還是有機硅膠。“硅膠"叫法有幾個相關(guān)的詞：硅橡膠，矽膠，矽利康。硅橡膠和硅膠的關(guān)系，硅膠區(qū)別而又包含硅橡膠，硅橡膠是“硅膠"里面的有機“硅膠"?！拔z"是港臺的說法，在中國大陸叫“硅膠"，我們通常說它也就是指“硅膠"。綜上所述，硅膠按其性質(zhì)及組分可分為有機硅膠和無機硅膠兩大類。硅橡膠的性能技術(shù)參數(shù)，硅橡膠是有機硅產(chǎn)品中產(chǎn)量、應(yīng)用較為廣泛的一大類產(chǎn)品。硅橡膠硫化后具有優(yōu)異的耐高、低溫、耐候性、憎水、電氣絕緣性、惰性等特點。硅橡膠制品的主要性能及應(yīng)用：硅橡膠按其硫化溫度，可分為高溫加熱硫化型及和室溫硫化型兩大類，高溫膠主要用于制造各種硅橡膠制品，而室溫膠則主要是作為粘接劑、灌封材料或模具使用。熱硫化硅橡膠是有機硅產(chǎn)品中重要的一類，甲基乙烯基硅橡膠是HTV中主要的品種，俗稱高溫膠。甲基乙烯基硅橡膠-生膠是無色、無臭、無毒、無機械雜質(zhì)的膠狀物，生膠按需要加入適當(dāng)?shù)难a強劑、結(jié)構(gòu)控制劑、硫化劑等助劑一起混煉，然后升溫模壓成型或擠出成型，再經(jīng)二段硫化做成各種制品。其制品具有優(yōu)良的電絕緣性，抗電弧、電暈、電火花能力強，防水、防潮、抗沖擊力、抗震性好，具有惰性，透氣性等性能。主要用于儀表、電子電器、航海、冶金、機械、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生等部門，可做各種形狀的密封圈、墊片、管、電纜，也可做人體器官、血管、透氣膜以及橡膠模具，精密鑄造的脫模劑等。室溫硫化硅橡膠一般包括縮合型和加成型兩大類。加成型室溫膠是以具有乙烯基的線性聚硅氧烷為基礎(chǔ)膠，以含氫硅氧烷為交聯(lián)劑，在催化劑存在下于室溫至中溫下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而成為彈性體。它具有良好的耐熱性、憎水性、電絕緣性，同時由于活性端基的引入，使其具有優(yōu)異的物理機械性能，尤其是在抗張強度、相對伸長和撕裂強度上有了明顯的提高。它適用于多種硫化方法，如輻射硫化、過氧化物硫化及加成型硫化，廣泛用于耐熱、防潮、電絕緣、高強度硅橡膠制品等方面?？s合型室溫硫化硅橡膠是以硅羥基與其他活性物質(zhì)之間的縮合反應(yīng)為特征，于室溫下即可交聯(lián)成為彈性體的硅橡膠，產(chǎn)品分為單組份包裝和雙組份包裝兩種形式。單組分室溫硫化硅橡膠是縮合型液體硅橡膠中主要產(chǎn)品之一。通常由基礎(chǔ)聚合物、交聯(lián)劑、催化劑、填料及添加劑等配制而成。產(chǎn)品包裝在密封軟管中，使用時擠出，接觸空氣后能自行硫化成彈性體，使用極為方便。硫化膠能在零下六十度到二百溫度范圍長期使用，具有優(yōu)良的電氣絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，能耐水，耐臭氧，耐氣候老化，對多種金屬和非金屬材料有良好的粘接性。主要用作各種電子元器件及電氣設(shè)備的涂復(fù)，包封材料起絕緣，防潮，防震作用；作為半導(dǎo)體器件的表面保護材料；也可作為密封填隙料及彈性粘接劑等。雙組分室溫硫化硅橡膠使用上沒有*種膠方便，但其組分比例富于變化，一個品種可以得到多種規(guī)格性能的硫化制品，而且還能深度硫化，因而被廣泛用于電子電器、汽車、機械、建筑、紡織、化工、輕工、印刷等行業(yè)作絕緣、封裝、嵌縫、密封、防潮、抗震及制作輥筒的材料。此外，由于第二種具有優(yōu)異的脫模性，因而作為軟模材料大量用于文物、工藝品、玩具、電子電器、機械零件等的復(fù)制與制造。有機硅密封膠的典型應(yīng)用場合之一是玻璃幕墻。將玻璃與鋁合金框架用有機硅結(jié)構(gòu)膠粘接作為外墻材料，伸縮縫則用有機硅耐候膠做防水密封。其他方面的應(yīng)用還包括用于鋁合金門窗和塑鋼門窗的周邊密封，玻璃安裝及移動槽的拼縫、鉚釘及固定螺絲的密封：廚房、浴室、洗手間的衛(wèi)生潔具及臺面、墻體、家具之間的防水密封；水族館、天棚、金屬頂蓋、櫥窗、柜臺、護墻板、彩鋼板的密封；用于高等級公路板塊間的防水嵌縫密封等。
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