[發明專利]一種抗靜電的炭黑纖維橡膠復合材料及其制備方法、抗靜電產品

在審

• 申請號: 201710138971.6
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106868853A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 馬瓊秀
• 申請（專利權）人: 成都俊馬密封科技股份有限公司
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M15/693;D06M15/227;C08L23/06;C08L27/06;C08L9/02;C08L97/02;C08L9/04;C08K9/04;C08K3/04;D06M101/06;D06M101/28;D06M101/34
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙)51224
• 代理人: 李崧巖

技術領域

本發明涉及一種抗靜電的炭黑纖維橡膠復合材料及其制備方法、抗靜電產品。

背景技術

隨著我國科學技術和電子工業的高度發展，各種電子儀器、器材的制作和使用的靈敏度也不斷在提高。靜電是制造或者使用高靈敏度的電子儀器和電子設備必須顧慮的課題。靜電可以通過不同物體(如鞋底與地板)的摩擦而產生，當電子工作人員在工作室來回走動時，常會在身上累積上萬伏特的電壓而不自覺(因為電流低)。但當電子產品接近靜電電場的環境時，一兩百伏特的靜電的電場便可以對電子儀器或電子設備造成嚴重的影響甚至導致破壞。靜電不僅會使計算機運行時出現隨機故障、失誤動作或運算錯誤，而且還可能會導致某些元器件，如CMOS、MOS電路、雙級性電路等的擊穿和毀壞。此外靜電對計算機的外部設備也有明顯的影響，帶陰極射線管的顯示設備，當受到靜電干擾時，會引起圖像紊亂，模糊不清。靜電還會造成Modem、網卡、Fax等工作失常，打印機的打印不正常等故障。靜電聚積后還會產生靜電火花，在易燃易爆生產場所導致災難性事故。因此，在精密儀表間和防火等級較高的場所，國家均要求進行防靜電處理。能夠提供一種有效的抗靜電或散耗靜電的產品是大家都希望的。

一般來說，工業生產場所的環境防靜電物品要求的防靜電材料的電阻率為10⁵～10⁹Ω.cm，抗靜電要求較高的環境，如儀表場所采用的防靜電處理，如防靜電地板要求電阻率為10³～10⁵Ω.cm。很多使用在電子儀器和電子設備的器材都是橡膠制品(如地板、腳墊、桌面蓋墊或鼠標墊)，但一般橡膠的電性能是不導電的絕緣體(電阻率為10¹¹～10¹⁵Ω.cm)，要使絕緣的橡膠材料變成導電可以在橡膠材料中加入導電材料，常用的導電物品包括金屬粉末、導電炭黑和離子型的抗靜電活性劑。金屬粉是優秀的導電材料，但缺點是價格昂貴，也會影響橡膠的彈性和柔性，故使用不多。抗靜電活性劑能使橡膠制品達到的導電率僅是10⁷～10⁶Ω.cm，不是最有效的導電材料。大部分的導電橡膠材料是使用導電炭黑制造的。用導電炭黑制成的導電橡膠的導電機理有二：(1)滲濾理論——導電材料的電導率與導電填充料的濃度有關，當導電填料達到一定量(臨界體積分數)時，導電粒子在橡膠體中會形成一個導電的網絡使導電率發生特變而大大提高。(2)隧道導電理論——在導電復合材料中，導電網絡的導電行為并不需要粒子的直接接觸來導電，而是當導電粒子間的距離接近到一定的距離時(與臨界體積分數有關)，導電粒子的電子在粒子間可以通過“躍遷”而導電。綜合以上的導電機理，可以得到的總結是：導電粒子在橡膠體中濃度越大，橡膠導電性越強，導電粒子需要達到一定量才能達到橡膠導電性的“臨界體積分數”，按理論計算，如果用一般的導電炭黑制造電阻在10³～10⁵Ω.cm的防靜電導電橡膠，導電炭黑用量的體積需能達到整個橡膠復合體的35％～40％才可。

發明內容

針對上述缺陷，本發明的主要目的在于提供一種新工藝來制造含炭黑的導電材料，新工藝可以在使用小量的導電炭黑的情形下能夠生產高效能導電水平的材料。

本發明通過下述技術方案實現：

一種抗靜電的炭黑纖維橡膠復合材料，所述復合材料由下列重量百分比的組分制成：纖維70～92％、陽離子化導電炭黑粒子3～25％、乳膠2～8％、配合劑0.1～1％；上述各組分重量百分比之和為100％。

進一步地，所述陽離子化導電炭黑粒子的電荷電位＞25mv。

一種抗靜電的炭黑纖維橡膠復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)選用導電炭黑粒子并對粒子進行陽離子化，得陽離子炭黑粒子；將纖維充分開松分散及纖維化，并稀釋成漿料；

(2)向所述漿料中加入制得的陽離子炭黑粒子，使其能覆蓋于纖維表面；

(3)再向步驟(2)所得物質中加入乳膠和配合劑，并使乳膠和配合劑充分接觸纖維；

(4)接著向步驟(3)所得物質中加入絮凝劑使其完全絮凝；

(5)對步驟(4)所得物質進行脫水干燥并輥壓至預定密度，即得產品。

進一步地，所述導電炭黑粒子為乙炔炭黑、導電爐黑或導電槽黑。

再進一步地，所述導電炭黑粒子的粒徑≤100nm，其陽離子化后，電荷電位＞25mv。

具體地，所述纖維為植物纖維或合成纖維。

具體地，所述配合劑為硫化劑、防老劑、分散劑或絮凝劑中的一種或多種。