高温下的导电硅橡胶
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第 ４ ４卷
第 ５期
高温 下 的导 电硅 橡 胶
２ ３
高温 下 的 导 电硅 橡 胶
王增 辉 编译
随着 应用 领 域 的复 杂性 增 大 ， 材 料供 应 商 帮 助制 造商 选择 适 当材 料 的能力 变得 比以往更 为 关 键 。不 管一 种应 用场 合要 求 采用 导 电材料 还仅 是 静 电耗散 材 料 ， 工作 温度 都会 极大 地影 响导 电性 。
定 程度 上有 助 于 热导 率 的炭 填 料 ； 对 导 电性 和
体 积 电阻 率＞ １ Ｏ “Ｑ ・Ｃ ｌ ｌ ｌ ； 生 物惰 性 ； 低 吸 湿性 ＜０ ． ４ （ ８ ５ ℃／８ ５ ＲＨ／ １ ６ ８ ｈ ） ； 低模 量 ；
导热 性都 有很 大贡 献 的金属 填料 。图 Ｉ列 出 了填 料 的例子 ， 描 述 了它们 的应用 领域 及填 料形 状 。
点是要 了 解 特 定 应 用 场 合 所 要 要 求 的导 电 程
导 电和
只导热
度 。尽 管硅 橡胶 具 备 天然 的绝 缘 特 性 ， 但 可 以对
其进 行改 性 ， 以实现 不 同的 电导率 。 绝缘 （ 绝 缘体 ）
一
导热
＞ １ ０ ¨ Ｑ ・ｃ ｍ ：
图 １
～
阻止 或 限制 电子通 过 表面 或体 积流 动 ；
６ 填 料 的 比较
为 了评 估各 种 填料 的性 能 ， 研 究 了它 们 在 不
同温 度 下 的 导 电 性 ： ２ ８ ℃、 ８ Ｏ ℃、 １ ０ ０ ℃、 １ ２ ５ 。 Ｃ、 １ ５ ０ ℃、 １ ７ ５ ℃和 ２ ０ ０ ℃。该 项 研 究 对 传 统 填 料 如 炭黑 和银 粉进行 了评 估 。（ 图４ ）
一
性， 随 着 温 度 的升 高 ， 为 了保 证 导 电性 稳 定 ， 需 要 了解硅 橡胶 的化 学 机理及 填 料技 术 。可 以通 过调
＜ １ Ｏ Ｑ ・ｃ ｍ
节 硅橡 胶基 质 中填 料 的类 型 、 用量、 粒 径 以及 分布
来 保持 导 电性 。本 文讨 论 为保证 导 电性 在设 计硅
圊 愿
室温 加热 后
图 ３
触对 于保 持 导 电性 是 至 关 重要 的 。然 而 ， 当你 考
虑 到硅 橡 胶 制 品 大 的 热 膨 胀 系 数 （ １ ２ ０ —１ ０ ０ ０
ｐ ｐ ｍ／ ℃） 以及填 料 和硅橡胶 之 间热 膨 胀 系数失 配 时， 这种 要求 就 成 为 了一 个 挑 战 。硅 橡 胶 膨胀 时
２ ４
橡 胶 参 考 资 料
２ ０ １ ４钲
４ 填 料 对 硅 橡 胶 物 理 性 能 的影 响
填料 的形状 和 大小都 会极 大影 响材 料 的流变
性能 、 力学 性能 和导 电性 。从 物理性 质 上讲 ， 填料
的用量取 决 于聚 合 物 和填 料 之 间 的 相互 作 用 ， 而
由于硅 橡胶 具有 绝缘 和热 膨 胀系 数 （ Ｃ ＴＥ ） 大 的特
静 电耗 散
一
（ １ ０ ～１ ０ ｎ） Ｑ ・ｃ ｍ；
～
电子通过 表 面 或 内部 流动 ， 并 受 体 积 电阻
或表 面 电阻控制 。因此这 种 电荷转 移通 常 比导 电
材料需 要 更长 的时 间 。
导 电
率， 其 他填 料如 银 ， 在 增加 热导 率 的同时 也提 高 电 传 导 性 。一般 而言 ， 主要 有三 类填 料 ： 仅 有wk.baidu.com 于热
传 导性 的电绝 缘 陶瓷填 充料 ； 有助 于导 电性 ， 并在
一
橡 胶 的其他 特性 还 有 ：
一
般 的介 电强 度＞ ５ ０ ０ Ｖ／ ａｉ ｒ ｌ ；
加 到硅 橡胶 中来 提高 例如 导 电性等关 键 特性 。在 为 特定 的导 电性 选取 填料 时应 谨慎 。一 些填料 只
１ 为 什 么选 择硅 橡 胶 ？
硅橡 胶在 航 空航 天和 其他 通 常经历 极端 温 度
的恶 劣 环境 中 已使 用 了几 十 年 ， 因而 大 多 数 应 用
同样 重要 的是 ， 要 理 解 最 大用 量 下 具 有 最好 的导
图 ２
电性 ， 但 硅橡 胶 的物理性 能如 硬度 、 伸长 率 等一般 会 产生变 化 。图 ２ 示 出了材料 物理 性能 一般会 产
生 的变化 。
５ 热膨 胀 系数 对 导 电性 的影 响
硅橡 胶是 天 然 绝 缘 的 ， 因此 ， 填 料 的点一 点 接
一
低电阻， 电子 很容 易在 其表 面或 内部 流过 。
橡 胶胶 料 时需 采 取 的 一些 折 中 方法 ， 并 解 释 这 些
变 化 发生 的原 因 。
３ 导 电填 料
相 比于碳 基 的 聚合 物 来 说 ， 由于 硅 橡胶 具 备 自由体 积大 和极 性 大 的 特 性 ， 因而 各种 填 料 都 可 以被用来 优 化硅橡 胶 的导 电性 。填料 技术 也得 到 快 速发 展 ， 各种 不 同粒 径 和 形 状 的 填料 都 可 以添
场合 选 择硅 橡胶 。许 多基 于 硅氧烷 的聚合 物体 系
相 比那 些标 准 的有 机 材 料 来 说 是 独 特 的 聚合 物 。
硫 化硅 橡胶 一般 模 量 低 ， 热循 环 过 程 中可 吸 收 应 力， 而且在 ２ ５ ０ ℃ 以下 连 续 工 作 也 不会 降低 。硅
赋 予一 种类 型 的导 电性 ， 如氮 化 硼 可 以增 加 热 导
填 料类型 非 晶体 球形 片状 纤 维状 属 性 形成各种形状 聚集体 的实心 的结构
多功 能 ， 可填 充各 种导 电填 料 。
点 一点间接触好 长径 比大
长 径 比大
２ 从 绝 缘 到 导 电
在决 定选 择 哪 些 产 品 或填 料 之 前 ， 很 重 要 的
一
为保 持点 一点 接 触 ， 主 要 考 虑 的是 粒 子 的 大小 和 分 布 。除 了填 料 的类 型 外 ， 填 料 尺 寸 和 形状 都 会 显 著影 响硅橡 胶 的导 电性 以及 在什 么温 度下 不再
第 ５期
高温 下 的导 电硅 橡 胶
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高温 下 的 导 电硅 橡 胶
王增 辉 编译
随着 应用 领 域 的复 杂性 增 大 ， 材 料供 应 商 帮 助制 造商 选择 适 当材 料 的能力 变得 比以往更 为 关 键 。不 管一 种应 用场 合要 求 采用 导 电材料 还仅 是 静 电耗散 材 料 ， 工作 温度 都会 极大 地影 响导 电性 。
定 程度 上有 助 于 热导 率 的炭 填 料 ； 对 导 电性 和
体 积 电阻 率＞ １ Ｏ “Ｑ ・Ｃ ｌ ｌ ｌ ； 生 物惰 性 ； 低 吸 湿性 ＜０ ． ４ （ ８ ５ ℃／８ ５ ＲＨ／ １ ６ ８ ｈ ） ； 低模 量 ；
导热 性都 有很 大贡 献 的金属 填料 。图 Ｉ列 出 了填 料 的例子 ， 描 述 了它们 的应用 领域 及填 料形 状 。
点是要 了 解 特 定 应 用 场 合 所 要 要 求 的导 电 程
导 电和
只导热
度 。尽 管硅 橡胶 具 备 天然 的绝 缘 特 性 ， 但 可 以对
其进 行改 性 ， 以实现 不 同的 电导率 。 绝缘 （ 绝 缘体 ）
一
导热
＞ １ ０ ¨ Ｑ ・ｃ ｍ ：
图 １
～
阻止 或 限制 电子通 过 表面 或体 积流 动 ；
６ 填 料 的 比较
为 了评 估各 种 填料 的性 能 ， 研 究 了它 们 在 不
同温 度 下 的 导 电 性 ： ２ ８ ℃、 ８ Ｏ ℃、 １ ０ ０ ℃、 １ ２ ５ 。 Ｃ、 １ ５ ０ ℃、 １ ７ ５ ℃和 ２ ０ ０ ℃。该 项 研 究 对 传 统 填 料 如 炭黑 和银 粉进行 了评 估 。（ 图４ ）
一
性， 随 着 温 度 的升 高 ， 为 了保 证 导 电性 稳 定 ， 需 要 了解硅 橡胶 的化 学 机理及 填 料技 术 。可 以通 过调
＜ １ Ｏ Ｑ ・ｃ ｍ
节 硅橡 胶基 质 中填 料 的类 型 、 用量、 粒 径 以及 分布
来 保持 导 电性 。本 文讨 论 为保证 导 电性 在设 计硅
圊 愿
室温 加热 后
图 ３
触对 于保 持 导 电性 是 至 关 重要 的 。然 而 ， 当你 考
虑 到硅 橡 胶 制 品 大 的 热 膨 胀 系 数 （ １ ２ ０ —１ ０ ０ ０
ｐ ｐ ｍ／ ℃） 以及填 料 和硅橡胶 之 间热 膨 胀 系数失 配 时， 这种 要求 就 成 为 了一 个 挑 战 。硅 橡 胶 膨胀 时
２ ４
橡 胶 参 考 资 料
２ ０ １ ４钲
４ 填 料 对 硅 橡 胶 物 理 性 能 的影 响
填料 的形状 和 大小都 会极 大影 响材 料 的流变
性能 、 力学 性能 和导 电性 。从 物理性 质 上讲 ， 填料
的用量取 决 于聚 合 物 和填 料 之 间 的 相互 作 用 ， 而
由于硅 橡胶 具有 绝缘 和热 膨 胀系 数 （ Ｃ ＴＥ ） 大 的特
静 电耗 散
一
（ １ ０ ～１ ０ ｎ） Ｑ ・ｃ ｍ；
～
电子通过 表 面 或 内部 流动 ， 并 受 体 积 电阻
或表 面 电阻控制 。因此这 种 电荷转 移通 常 比导 电
材料需 要 更长 的时 间 。
导 电
率， 其 他填 料如 银 ， 在 增加 热导 率 的同时 也提 高 电 传 导 性 。一般 而言 ， 主要 有三 类填 料 ： 仅 有wk.baidu.com 于热
传 导性 的电绝 缘 陶瓷填 充料 ； 有助 于导 电性 ， 并在
一
橡 胶 的其他 特性 还 有 ：
一
般 的介 电强 度＞ ５ ０ ０ Ｖ／ ａｉ ｒ ｌ ；
加 到硅 橡胶 中来 提高 例如 导 电性等关 键 特性 。在 为 特定 的导 电性 选取 填料 时应 谨慎 。一 些填料 只
１ 为 什 么选 择硅 橡 胶 ？
硅橡 胶在 航 空航 天和 其他 通 常经历 极端 温 度
的恶 劣 环境 中 已使 用 了几 十 年 ， 因而 大 多 数 应 用
同样 重要 的是 ， 要 理 解 最 大用 量 下 具 有 最好 的导
图 ２
电性 ， 但 硅橡 胶 的物理性 能如 硬度 、 伸长 率 等一般 会 产生变 化 。图 ２ 示 出了材料 物理 性能 一般会 产
生 的变化 。
５ 热膨 胀 系数 对 导 电性 的影 响
硅橡 胶是 天 然 绝 缘 的 ， 因此 ， 填 料 的点一 点 接
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橡 胶胶 料 时需 采 取 的 一些 折 中 方法 ， 并 解 释 这 些
变 化 发生 的原 因 。
３ 导 电填 料
相 比于碳 基 的 聚合 物 来 说 ， 由于 硅 橡胶 具 备 自由体 积大 和极 性 大 的 特 性 ， 因而 各种 填 料 都 可 以被用来 优 化硅橡 胶 的导 电性 。填料 技术 也得 到 快 速发 展 ， 各种 不 同粒 径 和 形 状 的 填料 都 可 以添
场合 选 择硅 橡胶 。许 多基 于 硅氧烷 的聚合 物体 系
相 比那 些标 准 的有 机 材 料 来 说 是 独 特 的 聚合 物 。
硫 化硅 橡胶 一般 模 量 低 ， 热循 环 过 程 中可 吸 收 应 力， 而且在 ２ ５ ０ ℃ 以下 连 续 工 作 也 不会 降低 。硅
赋 予一 种类 型 的导 电性 ， 如氮 化 硼 可 以增 加 热 导
填 料类型 非 晶体 球形 片状 纤 维状 属 性 形成各种形状 聚集体 的实心 的结构
多功 能 ， 可填 充各 种导 电填 料 。
点 一点间接触好 长径 比大
长 径 比大
２ 从 绝 缘 到 导 电
在决 定选 择 哪 些 产 品 或填 料 之 前 ， 很 重 要 的
一
为保 持点 一点 接 触 ， 主 要 考 虑 的是 粒 子 的 大小 和 分 布 。除 了填 料 的类 型 外 ， 填 料 尺 寸 和 形状 都 会 显 著影 响硅橡 胶 的导 电性 以及 在什 么温 度下 不再