[發明專利]具有可逆電學行為的基于環氧化天然橡膠的摻合物

有效

• 申請號: 201280025874.1
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN103649193B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 郭忠勇
• 申請（專利權）人: 馬來西亞橡膠局
• 主分類號: C08K3/04
• 分類號: C08K3/04
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 江耀純

技術領域

本發明涉及一種以用于柔性傳感器制造或應用為目標的基于環氧化天然橡膠（ENR）的硫化摻合物和其制備方法。

背景技術

不同類型的填料通過簡單地將其引入彈性體基質中而經常被用于改變彈性體的物理行為。通常期望經過填充的彈性體的靜態和動態模量、強度、耐磨性和導電率發生變化。

滲流閾值為導電填料的體積分率，在這一體積分率下可以假定連續的互連導電填料網絡被創建在其彈性體主體基質內。低于這一體積分率，電阻率相對較高；且高于這一閾值，彈性體化合物表現得像導電體一樣。在滲流閾值左右，導電填料粒子將在拉伸應變或壓縮模式下重定位以及重定向，且隨后引起其電學行為變化。也已知，彈性體化合物的電阻將隨著其導電填料的含量增加而減小。

因此，有可能通過僅僅使用基于ENR的導電摻合物來設計并制備一類導電柔性材料。這類柔性材料可以在經由拉伸應變過程改變其物理尺寸期間一致并精確對應地改變其導電率（增大或減?。?。

基于普通強化級碳黑（即N330）的天然橡膠和合成橡膠摻合物在僅僅一次應變過程之后就展現出不可重現的電學行為[如K.山口（K.Yamaguchi）等人，應用聚合物科學聚合物物理雜志（Journal of Applied Polymer Science Polymer Physic），2003所報道]。乙烯-丙烯-二烯橡膠、腈橡膠以及硅酮橡膠分別與作為導電填料的普通強化級碳黑的摻合物的導電率也通過增加其試件壓縮程度而減小[如K.P.薩烏（K.P.Sau）等人，橡膠化學與工藝（Rubber Chemistry and Technology），2000所報道]。所有這些觀測結果都歸結于隨著普通強化級碳黑粒子在其重定向或重定位過程期間累積而使互連網絡永久性破壞。

美國專利5,010,774、6,694,820、6,791,342、7,303,333以及美國專利未決申請號20100126273全部都描述了基于合成聚合物的材料（例如聚酰亞胺襯底）用于傳感器裝置制造的用途。文獻[V.杰哈（V.Jha）等人，應用聚合物科學雜志（Journal of Applied Polymer Science），2010]還報道了有關基于未經化學改性的天然橡膠的材料的成功制備（與一類特種導電級碳黑合并），所述材料在拉伸應變過程中顯示可逆的電學行為。

發明公開

技術問題

技術方案

發明內容

根據本發明的一個方面，提供一種用于柔性傳感器制造或應用的基于環氧化天然橡膠[ENR]的硫化摻合物，包含：環氧化天然橡膠[ENR]、導電填料以及硫化劑。

將硫化促進劑、硫化活化劑以及硫化助劑選擇性地添加到基于ENR的摻合物中以便促進、活化以及增強摻合物的硫化過程。選擇性地添加抗氧化劑以希望增強摻合物的抗氧化性。選擇性地添加加工蠟以便增強摻合物的可加工性。選擇性地添加分散劑以便增強導電填料的分散水平。還選擇性地添加著色劑以便調節基于ENR的硫化摻合物的原始色彩水平。

因此，本發明介紹了基于ENR的硫化摻合物作為用于柔性傳感器制造和應用的新材料。由這種基于ENR的硫化摻合物制成的目標柔性傳感器可以按一致并精確的方式與拉伸應變過程相對應。ENR是一類經過化學改性的天然橡膠，它可以通過使天然橡膠與過氧甲酸反應來獲得。ENR也被歸類為一種環保并且可持續的材料，因為它來源于巴西橡膠樹（Hevea Braziliensis）。若干優點[如I.R.格林（I.R.Gelling），天然橡膠研究雜志（Journal of Natural Rubber Research），1991所報道]可以通過使用基于ENR的摻合物而獲得，即，良好的填料分散水平、良好的拉伸特性、良好的抗油性、改良的抗氧化性、低透氣性以及高耐磨性。除了所有這些以外，基于ENR的材料還可以展現出更高的阻尼行為（如果與未經改性的天然橡膠相比），這是減震方面的一個優點并且如果用于高精度傳感器制造的話就可以減少不必要的噪音。

根據本發明的第二方面，提供一種通過使用內部機械混合裝置和開放研磨裝置制備基于ENR的硫化摻合物的內部機械混合法。這種方法包含以下步驟：

（a）將ENR添加到內部機械混合裝置中；

（b）通過使用內部機械混合裝置使ENR與導電填料混合產生母體混合物；

（c）從所述內部機械混合裝置卸下包含ENR、導電填料、分散劑（如有添加）、加工蠟（如有添加）、抗氧化劑（如有添加）以及硫化活化劑（如有添加）的母體混合物；