[發明專利]一種壓敏導電橡膠及其制備方法

無效

• 申請號: 200710054951.7
• 申請日: 2007-08-03
• 公開（公告）號: CN101108916A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 常方高;楊楓
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: C08L83/00
• 分類號: C08L83/00;C08K3/08;H01B1/22
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司
• 代理人: 毋致善

技術領域：

本發明涉及一種對壓力敏感的導電材料，特別涉及一種壓敏導電橡膠及其制備方法。

背景技術：

當前的壓阻式傳感器主要是采用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上，制成硅壓阻芯片或者是基于陶瓷膜片的壓阻式傳感器。單晶硅傳感器在制作上需要比較復雜的集成電路技術，而陶瓷膜片傳感器的制作對膜片也有很高的技術要求，工藝復雜，造價高，而且受溫度的影響較大，很多情況下需進行溫度補償。在研制機器人時，以上兩種傳感器與人的皮膚組織相差甚遠，很難應用于有觸覺功能的機器人。

1998年英國Perapedhi公司研制出一種對壓力敏感的導電橡膠材料QTC，并申請了專利，其專利申請號為PCT/GB98/00206。QTC的研制成功對于壓敏導電橡膠在壓力傳感器，防爆開關，大變阻范圍的變阻器等方面的應用起了重要作用。在制作壓力傳感器時，壓力可直接作用在材料上。壓力傳感器的敏感性可以通過改變填料的比例或材料的形狀獲得。當制作防爆開關時，可以有效防止電流的突變產生的電火花。而在制作有觸覺功能的機器人時，由于橡膠固有的彈性，使之更適合用來制作仿真機器人。

QTC的主要特點是電阻率可變化范圍大：一塊4×4×1.5mm³的樣品的電阻值可以從10¹²歐姆降至1歐姆以下；對壓力敏感度高：3kg的力足以使樣品電阻值下降12個數量級。但是，對原材料的要求苛刻，鎳粉的表面形狀為針尖形，有尖銳的凸起，而且在制備過程中必須保證鎳粉顆粒的表面形狀不被破壞(否則導電性能大大降低)，硅膠需滿足五方面的性能要求。

本發明是在上述專利的基礎上發明出來的，與其不同點在于：1、制備工藝簡單。2、使用材料不同：所用基體和填料的型號，技術要求，配比關系均不同，成本低。3、可以方便地制成不同形狀的成品，容易產業化。4、產品與QTC相對比，在較大范圍內，對壓力的敏感性有很大的提高。

發明內容：

本發明的目的是提供一種電阻壓力敏感性能好的壓敏導電橡膠以及材料容易得到且工藝簡單的制備方法。本發明的技術方案是，一種壓敏導電橡膠，包括硅膠和鎳粉，其特征在于：硅膠與鎳粉的重量比為1∶2-3。所述硅膠為模具硅膠，其中鎳粉的粒度不大于70μm。一種壓敏導電橡膠的制備方法，其特征在于有以下步驟：(1)配料，按重量比，將2-3份鎳粉與1份硅膠混合，并加入適量有機苯溶液攪拌均勻成粘稠膠料，(2)第一次固化，將0.01-0.015份固化劑加入到上述膠料中放入恒溫箱中在45-85℃下固化4小時后取出并粉碎，(3)第二次固化，將0.02-0.04份固化劑與上述固化后的粉料充分混合后在30-50℃恒溫固化48小時，即制成本發明的壓敏導電橡膠。在配料工序(1)中，還加有0.03-0.04重量份的ZrO2或者Al2O3或者CeO2料與有機溶劑甲苯攪拌混勻成粉稠膠料。本發明與現有技術比較具有工藝簡單、材料易得，所制備的壓敏導電橡膠的壓力敏感性能更好的顯著優點。

附圖說明：

附圖為本發明壓敏導電橡膠與現有技術壓力電阻曲線對比圖。

具體實施方式：

本發明有以下實施例：

實施例1、

(1)配料，各組分按重量比，取模具硅膠1份，2份200目的鎳粉與適量的99.8％濃度的甲苯進行稀釋，攪拌均勻直至為粘稠(能看到攪拌時形成的暈)，盡量避免鎳粉下沉。

(2)第一次固化，在上述粘稠膠料中加入0.012份固化劑，加蓋后放入50℃的恒溫箱中進行第一次固化，4小時后(取出時膠體應比較濕潤)取出，粉碎。

(3)第二次固化，在上述粉料中加入0.024份固化劑，攪拌混合后，在30℃恒溫箱固化48小時，即制成本發明的壓敏導電橡膠。

實施例2、

(1)配料，各組分按重量比，取模具硅膠1份，2.5份200目的鎳粉，將將鎳粉和0.035份200目的ZrO₂放入研缽中研磨至充分混合后混入模具硅膠中與適量的99.8％濃度的甲苯稀釋，攪拌均勻直至為粘稠(能看到攪拌時形成的暈)，盡量避免鎳粉下沉。

(2)第一次固化，在上述粘稠膠料中加入0.012份固化劑，加蓋后放入70℃的恒溫箱中進行第一次固化，4小時后(取出時膠體應比較濕潤)取出，粉碎。

(3)第二次固化，在上述粉料中加入0.028份固化劑，攪拌混合后，在40℃恒溫箱固化48小時，即制成本發明的壓敏導電橡膠。

實施例3、