[发明专利]一种导电填料、导电橡胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种导电填料、导电橡胶及其制备方法和应用。所述导电填料，以重量份计，包括如下原料：负载金属的四针状氧化锌晶须40‑60份、导电碳纤维20‑40份。本发明提供的导电填料，由负载金属的四针状氧化锌晶须和导电碳纤维复配而成，将负载金属的四针状氧化锌晶须和导电碳纤维作为导电填料联合使用时，负载金属的四针状氧化锌晶须能增加导电碳纤维的分散性，只需很少的填充量即能形成性能良好的导电网络，其电磁屏蔽效果均明显优于两者单独使用时的效果，具有用量少、易分散、导电性能优良、密度低、电磁屏蔽效能高的优点，应用前景广泛。本发明还提供使用上述导电填料的导电橡胶，以及该导电橡胶的制备方法和在电磁屏蔽材料中的应用。

技术领域

本发明涉及导电材料领域，具体涉及一种导电填料、导电橡胶及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国用电需求的增长和输变电设备电压等级的提高，换流站和变电站内的智能监测、通讯和控制等二次设备不断增加，导致设备间的电磁屏蔽需求逐渐提高，目前，变电站/换流站设备器件连接和封装采用的电磁屏蔽材料多为导电橡胶。导电橡胶通常是以硅橡胶为基料，将导电填料填充分布在硅橡胶中，从而使硅橡胶达到良好的导电性能和电磁屏蔽性能。导电橡胶的导电性能取决于导电填料的填充密度、填充网络结构、基胶类型、导电填料分布分散情况等。

为了获得优异的导电性能和电磁屏蔽效能，现有技术中制备导电橡胶时导电填料添加量往往高于硅橡胶的用量，甚至达到了硅橡胶用量的2倍以上，例如在制备铁镍合金粉填充型导电橡胶时，铁镍合金粉的填充量为硅橡胶用量的2.4-3.6倍，在制备羰基镍粉填充型导电橡胶时，羰基镍粉的填充量为硅橡胶用量的1.4-1.9倍。但是从导电橡胶力学性能方面来说，硅橡胶中较高的导电填料添加量会使力学性能较差，这是由于填充量高时，填料粒子主要起增容作用，填料粒子间作用力力小于填料与基体的粘结力，此外填料的增加易使填料发生团聚，且增加复合材料内应力。此外，由于导电橡胶的硬度取决于导电填料的硬度，导电填料的高填充量还会使得导电橡胶硬度过大。因此导电填料的高填充量会造成导电橡胶物理机械性能下降、成品密度大、生产成本高等问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的导电橡胶由于导电填料高填充量造成物理机械性能下降、成品密度大、生产成本高等缺陷，从而提供一种导电填料、导电橡胶及其制备方法和应用。

第一方面，本发明提供一种导电填料，以重量份计，包括如下原料：负载金属的四针状氧化锌晶须40-60份、导电碳纤维20-40份。

进一步地，所述负载金属的四针状氧化锌晶须的针状体长度为10-20μm，长径比为10-15。

进一步地，所述导电碳纤维的直径为5-10μm，长度为10-50μm。

进一步地，所述负载金属的四针状氧化锌晶须为表面负载有银、铜、镍中至少一种金属的四针状氧化锌晶须。

第二方面，本发明提供一种导电橡胶，其原料包括上述的导电填料。

进一步地，所述的导电橡胶，以重量份计，包括如下原料：硅橡胶100份、负载金属的四针状氧化锌晶须40-60份、导电碳纤维20-40份、交联剂2-4份、催化剂2-3份、抑制剂2-3份、偶联剂1-3份。

进一步地，所述交联剂包括聚甲基氢硅氧烷，所述催化剂包括铂金催化剂，所述抑制剂包括炔醇，所述偶联剂包括钛酸酯、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。

第三方面，本发明提供一种上述的导电橡胶的制备方法，包括：

将所述硅橡胶、交联剂、抑制剂、催化剂混合搅拌，得到液体硅橡胶；

将所述负载金属的四针状氧化锌晶须、导电碳纤维、偶联剂与所述液体硅橡胶混合搅拌，除气泡，得到混炼胶；

将所述混炼胶硫化成型，得到所述导电橡胶。