炭黑-硅橡胶导电复合材料微观结构及其导电特性

文章编号:1001-9731(2014)02-02040-04

炭黑/硅橡胶导电复合材料微观结构及其导电特性?

廖一波1,王英杰2

(1.浙江工商大学技术与工程管理系,杭州310018;

2.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221008)

摘一要:一对炭黑/硅橡胶导电复合材料的微观结构及导电特性进行了研究三以液体硅橡胶为绝缘基体二纳米导电炭黑颗粒为填充材料制作的复合材料具有优良的导电特性,通过实验测试获得了不同炭黑含量下复合材料的电阻率,当炭黑质量分数>4%时,可获得较好的导电性三利用电子扫描系统对炭黑颗粒在硅橡胶基体中的微观结构分布进行了观察,观察发现纳米炭黑颗粒主要以 团聚体 及与之相连的 链条 结构两种形式存在,并不是均匀规则的三将 团聚体 与 链条 结构简化为可变形的 大颗粒 ,在此基础上建立了相应的导电模型三

关键词:一硅橡胶;炭黑;导电复合材料;导电特性;微观结构

中图分类号:一TB332文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.02.008

1一引一言

导电炭黑颗粒填充导电橡胶复合材料具有优良的力敏二热敏等传感特性[1-4],目前在机器人柔性触觉传感器二压力传感器二土工材料大变形及温度传感器等应用方面都有较深入的研究[5-7]三

常用的导电填料可分为金属系二碳系二金属氧化物系及复合填料等[8]三碳系导电填料是目前应用最广泛的一种,主要包括石墨二乙炔炭黑二碳纤维及碳纳米管等三其中炭黑填料具有成本低二适用性强等优点,且对聚合物复合材料具有补强作用,有益于提高材料的耐候性;炭黑粒子比其它导电粒子更容易形成链状聚集体,形成导电网络,是目前用量最大的导电填料[9-10]三炭黑填料的导电性主要取决于其结构二粒径二比表面积及多孔性[11-12]三炭黑的颗粒尺寸越小,比表面积越大,越易于形成导电网络,导电性越好;结构性越高,其在聚合物基体中形成链状或葡萄状结构的数目越多,导电性越好[13-14]三

本文选用纳米导电炭黑颗粒为导电填料,利用溶剂法工艺制作了一种硅橡胶基导电复合材料,得到了不同配方复合材料的电阻率曲线;通过SEM图像观察对炭黑颗粒的分布形态进行分析并以此实际分布形态为基础建立简化模型;最后,在此实际分布形态简化模型的基础上,建立了炭黑/硅橡胶导电复合材料的导电模型三

2一实一验

包括制作炭黑/硅橡胶导电复合材料实验所需的原材料二薄膜试样制备工艺及实验仪器设备与测试方法等三

2.1一原材料

炭黑/硅橡胶导电复合材料使用液态硅橡胶作为绝缘基体,导电炭黑颗粒作为导电填充材料三其中,硅橡胶选用107室温硫化型液体硅橡胶,25?时运动粘度为3.0?10-3m2/s;导电填料选用导电炭黑(ECP-CB-1),平均粒度30~40nm,比表面积1000~1100 m2/g,电阻率0.2~0.6Ω四cm(如图1所示)三

图1一导电炭黑与液体硅橡胶

Fi g1Carbon black and silicone rubber

0402

02014年第2期(45)卷

?基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2012CB026103)

收到初稿日期:2013-02-18收到修改稿日期:2013-07-23通讯作者:廖一波,E-mail:liaobo2003@https://www.360docs.net/doc/965230835.html, 作者简介:廖一波一(1985-),男,江苏睢宁人,讲师,博士,主要从事导电敏感复合材料及其工程应用研究三