新型硅橡胶基压阻敏感复合材料制备及其性能研究.pdf

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1、张晶等：新型硅橡胶基压阻敏感复合材料制备及其性能研究新型硅橡胶基压阻敏感复合材料制备及其性能研究张晶，只欣，党智敏(1．北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京100029；2．北京科技大学化学与生物工程学院高分子材料与工程系，北京10O083)摘要：以多壁碳纳米管(MWNT)和纳米二氧化硅的研究很多，但两种填料共同添加于硅橡胶中研究其作为助填料，采用三辊研磨机制备了(MwNT—SiO)／物理性能的文章没有。本文以MWNT和纳米SiOzRTV．复合材料，研究其压阻和介电性能。结果表明，作为填料，考察少量二氧化硅的添加对MWNT／

2、RTV纳米Si0经KH570改性，其在基体中分散性及界面复合材料压阻性能及介电性能的影响，为探索新型压结合提高；(MWNT—Si0。)／RTV复合材料压力敏感性敏MWNT／RTV复合材料的压阻机理奠定基础。增强，当外界压力为150N时，含5二氧化硅的复合2试样制备及测试材料相对电阻是MWNT／RTV复合材料的近2倍，其压力敏感性提高近1倍，其电阻与压力呈良好的线性按照一定的比例称取RTV，MWNT(牌号S_关系。随着碳纳米管长径比的增大(MWNT-SiO)／MWNT一1030，L—MWNT一2040，深圳纳米有限公司)以RTV复合材料压

3、力敏感性变弱。(MWNT—SiO。)／及0(粒径30nm，北京纳辰科技有限公司)，经三辊RTV复合材料介电常数随频率的增加而减少，随SiO研磨机混合30min，加入一定比例的催化剂和硫化剂，含量的增加而增加。混合均匀后得到初步的复合材料，然后用热压机，在室关键词：二氧化硅；碳纳米管；复合材料；压阻性能；温15MPa压力下恒压5h，冷压成厚度为lmm、直径介电性能12mm的圆片用于测试。中图分类号：TB381文献标识码：A采用S一250一Ⅲ型扫描电镜观察填料在机体中的分文章编号：1001—9731(2011)06一ll15—04散情况及基

4、体与填料的界面结合情况；用5DX型傅立叶变换红外光谱仪表征白炭黑经KH570改性后的结1引言果；压阻特性采用lsv～500型电动立型机台提供压力自Iijima用电弧法制备C。发现碳纳米管以来，人的微位移，用数字万用表进行复合材料电阻读数；介电们对碳管的研究从未停止。碳管具有优良的力学性性能采用．Agilent4294A型阻抗分析仪测试。本文所能、极大的长径比、热稳定性和独特的导电性能[1]。用填料的百分比均为体积分数。作为新型的一维纳米材料，其独特的物理、化学特性使3结果与讨论之成为重要的填料，赋予复合材料优良的性能。Dang等人发现多

5、壁碳纳米管(MWNT)／聚偏氟乙烯复合3．1SiO2的改性及表征材料介电常数可达300。Dang等人。采用湿法和三纳米SiO具有粒径小、表面积大、多表面原子数、辊研磨机制备了MWNT／RTV复合材料，发现1．09／6高表面能和高表面活性，故很易团聚，不利于复合材料(体积分数)的渗流阈值保证了复合材料较好的弹性和获取稳定的性能。二氧化硅的改性，本文采用添加质性能稳定性。它的电阻随着压力的增大而增大，而且量分数为1的硅烷偶联剂KH570对纳米siO。进行在一定压力范围内电阻的对数与压力呈良好的线性关改性。将KH570加入配置好95的醇水溶液

6、中，利系，并且它具有压敏强度高和重复性好等特点，属于一用草酸调节体系的pH为4，此后，磁力搅拌1h，使得种新型压敏材料。KH570充分水解来提高改性效果；加入SiOz，反应SiO。俗名白炭黑是一种多孔性质轻、化学稳定性4h，利用离心机将产物分离，反复用水洗涤清除残留的好、耐高温、不燃烧、电绝缘性优异的材料，常作为传统酸以及未反应的KH570。从而保证红外所观察到的填料，在橡胶工业中以增量剂使用。另外，白炭黑同KH570的特征峰是与二氧化硅发生反应的硅烷偶联时具有超强的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能可获剂；70℃烘干，100℃抽真空即得到

7、样品。得高质量的橡胶制品8]。对导电橡胶而言，硅橡胶中从图1(a)中可见，二氧化硅与硅橡胶之间没有明加入适量的白炭黑可以明显提高其线性特性l_g]。显的界面且均匀地分散于基体中，KH570的使用改善目前，MWNT和SiO在与高分子材料复合方面了界面相容性及填料分散性。KH570有效改善了改*基金项目：国家自然科学基金资助项目(50977001，51073015)；科技部中欧国家合作资助项目(2010DFA51490)收到初稿日期：2010—10—27收到修改稿日期：2011—01—24通讯作者：党智敏作者简介：张晶(1985一)，女，安

8、徽铜陵人，在读硕士，师承党智敏教授，从事压敏橡胶研究。1116助锨曹幸斟2011年第6期(42)卷性后siO的表面情况。分析认为，一方面硅烷偶联剂料内部导电网络结构。由于填料碳纳米管含量较低，降低了二氧化硅