[发明专利]一种银纳米混合填料改性硅橡胶导电复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及纳米复合材料技术领域，为解决常规方法制备的纳米银颗粒具有高表面能极易团聚，银纳米颗粒与硅橡胶基体之间的相容性较差，使其不易在基体中均匀分散而影响复合材料的综合性能的问题，本发明提出了一种银纳米混合填料改性硅橡胶导电复合材料的制备方法，采用化学还原法制备纳米银颗粒，用硅烷偶联剂进行表面改性，使之较均匀地分散在有机溶剂中，并结合银纳米线，采用溶液共混方法将银纳米颗粒及其混合填料分散到硅橡胶基体中，制备优异导电性能的弹性硅橡胶纳米复合材料。该复合材料不仅有稳定的电阻时间特性、较高的温度界限以及电阻温度系数可控等优点，而且兼具橡胶材料的高弹性。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，具体涉及一种银纳米混合填料改性硅橡胶导电复合材料的制备方法。

背景技术

硅橡胶以其特殊的(-Si-O-)_n主链以及有机官能团等结构形成特殊的性能，如耐高温、抗低温、耐老化及高填充性等。同时，因其不含防老剂、软化剂、增塑剂、促进剂等助剂，不会引起如传统电子部件的泄漏而造成环境污染，是制备高导电橡胶最主要的基体材料之一。

硅橡胶本身不具备导电性能，将导电填料分散于绝缘的硅橡胶体系中制备导电硅橡胶复合材料成为克服这一问题的主要途径。该复合材料不仅有稳定的电阻时间特性、较高的温度界限以及电阻温度系数可控等优点，而且兼具橡胶材料的高弹性。优异的力学及电学性能使其在航空航天、计算机、建筑、电子器件、医疗、食品等与日常生活密切相关的产业领域有着广泛的运用，同时有效的推动国民经济增长。

乙炔炭黑、石墨、碳管及石墨烯等材料常用作填料分散于硅橡胶中制备导电硅胶，此外，金属单质如铜、镍、铂、金等也被广泛作为导电填料使用，但这几种填料在实际应用中不易分散且对硅橡胶基体的导电性贡献不大。较之其它的导电填料，纳米级的银单质对于制备导电硅橡胶复合材料具有明显的优势，首先银单质的导电性及特殊的理化性质能够显著提高橡胶基体的综合特性，其次相对铂，金等其它贵金属成本较低，因而采用银作为硅橡胶的导电填料制备的复合材料在工业生产领域有着广泛的运用前景。常规方法制备的纳米银颗粒具有高表面能极易团聚。此外，银纳米颗粒与硅橡胶基体之间的相容性较差，使其不易在基体中均匀分散而影响复合材料的综合性能。

发明内容

为解决常规方法制备的纳米银颗粒具有高表面能极易团聚，银纳米颗粒与硅橡胶基体之间的相容性较差，使其不易在基体中均匀分散而影响复合材料的综合性能的问题，本发明提出了一种银纳米混合填料改性硅橡胶导电复合材料的制备方法，该复合材料不仅有稳定的电阻时间特性、较高的温度界限以及电阻温度系数可控等优点，而且兼具橡胶材料的高弹性。

本发明是通过以下技术方法实现的：一种银纳米混合填料改性硅橡胶导电复合材料的制备方法为以下步骤：

（1）将还原剂、分散剂、强碱分散在去离子水中，在50~80℃下搅拌5~20min制成反应溶液，将分散于去离子水中的硝酸银以1~10秒/滴的速度滴入反应溶剂中，待滴加完成后反应进行10~50min加入硅烷偶联剂，反应进行5~10h后离心分离，并将泥状产物倒入去离子水中清洗若干次，离心分离，最后干燥，优选为在80℃的烘箱中干燥，得到银纳米颗粒；

通过化学还原法制备具有优异导电性且分散良好的银纳米颗粒；由于导电银颗粒为纳米级，经硅烷偶联剂改性后易分散在硅橡胶基体中，并结合银纳米线，制备得到性能优异的纳米复合材料。

还原剂、强碱、硝酸银物质的量比为1~5：1.2：1，硝酸银与分散剂质量比为20：0.1~1，硅烷偶联剂与硝酸银物质的量比为0.2~1:1。

所述的还原剂选自硼氢化钠、碘化氢、水合肼、丙三醇、葡萄糖中一种或几种。当还原剂的还原性较强时将还原剂缓缓滴入硝酸银溶液中。

所述的分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、苯胺、甲醛磺酸萘钠盐、双十六烷基二硫代磷酸吡啶盐中的一种或几种。

所述的强碱选自氢氧化钠、氢氧化钾等中一种或几种。