流体作用下导电硅橡胶的压阻特性及弛豫特性

实验制备了不同导电硅橡胶试样,搭建了用于测试流体作用下导电硅橡胶压阻特性的试验平台并设计了测试方法,分别研究了在一定范围内液体静压下导电硅橡胶的体压阻特性、表面压阻特性、弛豫特性及在气压作用下的表面压阻特性。研究表明,在液体静压下,6%乙炔炭黑/2%纳米SiO2并用的试样所表现出的压阻性能最优,而纳米改性材料的添加与材料厚度的增大可以缩短导电硅橡胶的电阻弛豫时间;添加改性材料后,导电硅橡胶在气压作用下的压阻特性曲线明显优于单独添加乙炔炭黑的情况,而且随着材料厚度的增加其压阻特性有较好的提升。     

导电硅橡胶基体粘度及组分对导电性能的影响

硅橡胶基体黏度及组分的不同,对导电橡胶填料的分散性、体系压阻特性及稳定性影响不同。通过将单组份室温硫化硅橡胶GD401、不同黏度的双组份室温硫化硅橡胶107以及双组份室温硫化硅橡胶GMX-331D与乙炔炭黑反应制备了导电硅橡胶。研究了导电硅橡胶的渗滤阀值、压阻特性及压阻范围。讨论了导电硅橡胶的迟滞及弛豫性能。研究表明,导电硅橡胶的渗滤阀值为6%炭黑填充质量分数,渗滤区间为6%~10%之间;基体硅橡胶的粘度越高,压阻特性越好,电阻弛豫时间越短,电阻迟滞性系数越小;双组份基体比单组份基体压阻特性曲线的光滑度好,电阻弛豫时间短,电阻迟滞性系数小。     

低压缩永久变形导电炭黑/硅橡胶复合材料的制备与性能

为获得一种低压缩、永久变形及高回弹的导电屏蔽硅橡胶密封材料,以经偶联剂表面处理的炭黑作补强剂及导电填料,乙烯基硅橡胶生胶作基料,制备出一种导电炭黑/硅橡胶复合材料。研究了不同炭黑含量的导电炭黑/硅橡胶复合材料的力学性能、弹性、分散性以及电性能,采用SEM观察了炭黑在硅橡胶基体中的分布形貌,分析了导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电机制及屏蔽机制。结果表明:随着炭黑含量的增加,导电炭黑/硅橡胶复合材料的Shore A硬度由31增至70;拉伸强度先由3.31 MPa增至5.28 MPa,而后趋于稳定;拉断伸长率先由198%增至297%,然后再减小至210%;恒定压缩永久变形量先减小后增大,瞬间回弹率逐渐减小;由于"炭黑簇"的形成及导电通路的完善,导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电性能及屏蔽效能增强。     

RTV导电硅橡胶的制备与配方优化设计

通过硅氢加成反应合成一种新型醇型六官能度乙撑硅氧烷。用FT—IR和GC—MS来表征合成的硅烷交联剂。以此六官能度乙撑硅氧烷作为交联剂,与107胶、填料、乙炔炭黑,催化剂配混,制备双组分脱醇型RTV导电硅橡胶。通过正交实验设计法对硅橡胶的导电性进行以及综合性能加以研究。结果表明气相SiO2以及乙炔碳黑对硅橡胶的导电性能和其它几项性能影响显著。较佳的配方是：乙炔碳黑75份,气相SiO2 5．0份,新型胶联剂2．0份,结构控制剂为2．9份。     

炭黑填充粒子对导电硅橡胶压阻特性的影响

阐述了复合型导电高分子材料的导电机理,分析了4种导电炭黑填充量对导电硅橡胶导电特性的影响,实验分析了相同导电填料、不同质量分数情况下的导电硅橡胶压阻特性,分析了相同质量分数、不同导电填料对复合材料压阻特性的影响。研究表明,随着炭黑填充量的不断增加,复合材料体积电阻率均呈下降趋势;4种炭黑填充的导电硅橡胶渗流阀值较接近;导电硅橡胶的电阻-压力变化规律符合隧道效应理论模型;为保证导电硅橡胶具有良好的压阻特性,应根据原料控制好导电炭黑的添加量。     

填充炭黑对柔性触觉传感器用导电硅橡胶性能的影响

炭黑添加到绝缘的硅橡胶中,制备具有压阻特性的导电硅橡胶是触觉传感器常用的一种材料。通过实验研究3种填充炭黑制成的导电硅橡胶的渗流现象、相同体积分数时压阻特性。显示3种炭黑填充的导电硅橡胶具有不同的渗流阈值,同体积分数下的压阻特性也不相同。相同种类炭黑的添加量改变时,在渗流阈值附近导电硅橡胶的压阻特性最明显。利用扫描电镜(SEM)分析导电硅橡胶的断面形貌,表明导电硅橡胶性能与填料炭黑的分布有关,而炭黑的分布又与其结构相关:粒径越小、表观密度和比表面积越大的高结构炭黑分散性越好,导电硅橡胶的渗流阈值越小,相同体积分数下所获得压阻特性越显著。     

碳系填料对聚氨酯弹性体导电性能的影响

为改善柔性传感器基体材料的力传感性能,利用物理共混的方式将碳系填料(乙炔炭黑、超导炭黑、碳纳米管、纳米石墨)填充到聚醚型聚氨酯预聚体中,经过扩链、硫化形成导电聚氨酯弹性体。分析了碳系填料在基体中的分布情况,测试了导电聚氨酯弹性体的渗滤阈值、压阻特性及压阻范围,讨论了导电聚氨酯弹性体的迟滞性与弛豫性。研究表明,乙炔炭黑在基体中分散性最好;超导炭黑填充型导电聚氨酯弹性体的导电性能与电阻弛豫性最好;纳米石墨填充型导电聚氨酯弹性体的压阻范围最小;乙炔炭黑填充型导电聚氨酯弹性体电阻迟滞性最优。     

纳米改性材料对导电硅橡胶防腐特性的改善研究

利用纳米SiO2和石墨与炭黑并用填充硅橡胶基体制备了导电硅橡胶,利用酸、碱、汽油和甲苯对3种导电硅橡胶试样进行腐蚀处理,研究了纳米改性材料添加前后,导电硅橡胶试样机械性能和导电性能在腐蚀前后的变化情况。研究表明:导电硅橡胶耐强酸腐蚀能力较弱;添加改性材料后,导电硅橡胶试样抗腐蚀能力增强,机械性能稳定性增加;添加改性材料后,导电硅橡胶试样的压阻特性、弛豫性以及回滞性等性能腐蚀前后的变化程度降低,稳定性增加。     

改性材料对炭黑填充压敏硅橡胶导电性能的影响

针对纳米材料具有改善导电橡胶填料分散性、体系压阻特性及稳定性的效果,通过将2%的纳米白炭黑(SiO2)、非纳米白炭黑、纳米α-三氧化二铝(α-Al2O3)3种改性材料与不同含量炭黑并用填充硅橡胶,制备了导电硅橡胶。测试并研究了导电硅橡胶的渗滤阈值、压阻特性及压阻范围。讨论了导电硅橡胶的迟滞及弛豫性能。通过扫描电镜照片,分析了纳米材料对导电硅橡胶的改性机理。研究表明,添加纳米材料后,导电硅橡胶的渗滤阈值降低,压阻范围及压力敏感区间明显扩大;炭黑在导电硅橡胶中分散更加均匀;导电硅橡胶电阻弛豫时间显著缩短并且迟滞性降低。     

导电炭黑填充硅橡胶的电阻温度系数

以炭黑(CB3100)为导电相,硅橡胶为基质制备导电复合材料。研究导电橡胶中炭黑质量分数对电阻温度系数的影响,并用填料对电阻温度系数的影响。以隧道效应理论为基础,给出了导电炭黑填充橡胶的电阻温度系数计算模型,结合实验得到温度对导电炭黑/硅橡胶电阻温度系数的影响主要体现在对其电阻率的影响;基体的体积热膨胀提高复合材料的电阻率,提高了正电阻温度系数;炭黑粒子间的隧道效应降低复合材料的电阻率,增强了负电阻温度系数;在炭黑/硅橡胶中加入少量碳纳米管,利用碳纳米管和炭黑的协同补强效应,使复合材料的导电性和稳定性提高。     

基于炭黑填充导电橡胶的压力/温度传感器非线性特性

通过研究电阻率和电阻几何系数对"负电阻-压力系数"(NPCR)和"正电阻-温度系数"(PTCR)的影响,分析了炭黑填充导电橡胶(导电炭黑/橡胶)的压力/温度传感器的非线性特性。结果表明: 导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应产生非线性的主要原因为电阻率的非线性变化; 当炭黑体积分数接近渗流体积分数时,其电阻率对体积的变化敏感程度高,此时,导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应的非线性特性较强; 由于导电炭黑/橡胶的体压缩系数大于其热膨胀系数,且导电炭黑/橡胶在压力场和温度场下的形变过程不同,导电炭黑/橡胶NPCR效应的非线性强于PTCR效应的非线性。     

粒径对Ni/硅橡胶复合材料压敏性及介电性质的影响

采用不同粒径的Ni粉与硅橡胶(110型)按质量比2.4∶1.0制成Ni/硅橡胶复合材料, 分别测量了其压敏导电性及介电性质, 并结合扫描电镜照片对其微观导电机制进行了分析。结果表明随着填料Ni粉粒径的减小, Ni/硅橡胶复合材料的直流电阻率对外加压强更加敏感: 在低压强下, 粒径为74、48和18 μm的样品的电阻率随压强的变化率分别为1.73×104、2.59×104和3.71×10 4 Ω·m/kPa。样品直流电阻率陡降的区域随粒径的减小向压强较小的方向移动, 显示出复合材料的渗流阈值与填充粒子的粒径有关: 粒径越小, 渗流阈值也越小。Ni/硅橡胶复合材料的交流电导率、介电常数、介电损耗均随填料Ni粉粒径的减小而变大: Ni粉粒径为18 μm的Ni/硅橡胶复合材料的电导率约为10-2 S·m-1, 比74 μm粒径样品的电导率(约10-7 S·m-1)提高了5个数量级; 对应的介电常数由约102提高到约103。改变填料Ni粉粒径可以有效地调节复合材料的弹性和压敏、电输运特性。      

低频聚苯胺/硅橡胶复合材料屏蔽效能的分析

分析了以掺杂态聚苯胺为填料、硅橡胶为基体的复合材料的导电性以及其在3-1500MHz频段下的屏蔽效能。研究结果表明,随着聚苯胺加入量的增加,体电阻率明显下降,屏蔽效能稳定提高。当加入重量比为100：100时,屏蔽效能在16-19．3dB,体电阻率与原橡胶相比下降12个数量级。     

Fabrication of mesoporous silica/carbon black nanospheres and load-sensitive conducting rubber nanocomposites

Mesoporous silica nanospheres (MSNs) with regular pores have been fabricated using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as surfactant in high pH solution. The average size of the MCM-41 silica nanospheres was reduced from 95 to 48€nm, while the concentration of CTAB increases from 7.7 to 11.5mmol/L. Carbon black was deposited on MSNs using hexane as the carbon source. By mixing such materials with silicone rubber, the composites become conducting when equivalent carbon volume fraction is higher than a certain region, which is less sensitive to the morphology of the deposited carbon. The improved piezoresistance repeatability has been found on the composite sample of MSNs/carbon plus extra high conducting carbon black. The load and strain sensitive range up to 0.35MPa and 0.10, respectively, with less resistance fluctuation during multiple press loading cycles.     

石墨烯硅橡胶复合材料的性能研究

本文采用复配的石墨烯、碳纳米管和氧化铝为导热填料制备了具有导热功能的有机硅复合材料。研究了石墨烯、碳纳米管和氧化铝的复配比例对复合材料体积电阻率、导热系数、拉伸强度等性能的影响;同时,以Gr-C-4#样品为基础配方,采用硅烷偶联剂Si-G-1分别对石墨烯、碳纳米管及氧化铝进行改性,并用改性后的填料配制石墨烯硅橡胶复合材料Gr-C-Si-1#,对比样品Gr-C-4^#与Gr-C-Si-1^#的性能差异,分析了改性复配填料对复合材料性能的影响。采用石墨烯硅橡胶复合材料对电缆终端进行了封装,对封装好的电缆终端开展了100、150、200A电流下的温升实验,未出现局部过热,并测定水浸泡前后的电缆终端电阻,封装后的电缆终端电阻未出现明显上升,实验结果表明本材料可以在电缆终端或中间连接处进行灌封,可对封铅连接处的良好的保护作用,工程应用意义重大。     

物理成孔剂在硅泡沫制备中的应用研究

采用一种有机物作为物理成孔剂,运用混合发泡成型技术制备硅泡沫材料,研究了物理成孔剂对泡沫材料性能的影响规律.结果表明,物理成孔剂的尺寸不是影响硅泡沫材料压缩应力-应变性能的主要因素;随着物理成孔剂粒径阶梯性的减小,硅泡沫材料的拉伸强度、撕裂强度逐渐提高,当0.25mm≤d≤0.35mm时,泡沫材料压缩应力松弛性能最佳.     

炭黑填充导电橡胶的温度传感器灵敏系数

以通用有效介质理论为基础,给出了炭黑填充导电橡胶(导电炭黑/橡胶)的温度传感器电阻-温度计算模型。利用该模型得出材料的灵敏系数计算公式,并结合形变和电阻率的变化对正电阻-温度特性(PTCR)的影响分析材料的灵敏系数特性。结果表明:在炭黑分布均匀、体积分数在渗流体积分数附近等条件下,电阻-温度计算模型与实验吻合,表现出一致的PTCR变化规律。导电炭黑/橡胶的PTCR效应主要源于基体膨胀导致炭黑体积分数的稀释作用,若炭黑体积分数在渗流区,导电炭黑/橡胶的灵敏系数为280~420;当炭黑体积分数在传导区时,其灵敏系数为32.5~62.0。导电炭黑/橡胶的PTCR效应是热-形变与形变-电导过程的乘积效应,导电炭黑/橡胶的灵敏系数高,但其体积膨胀系数低,使材料的电阻温度系数较低。