导电橡胶及其应用

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1、第9期李昂等．导电橡胶及其应用571导电橡胶及其应用李昂，刘虎东(西北橡胶塑料研究设计院，陕西咸阳712023)摘要：介绍橡胶的导电机理、影响橡胶导电性能的因素以及导电橡胶的分类和应用。橡胶的导电机理主要有宏观渗流理论即导电通路机理、微观量子力学隧道效应和微观量子力学场致发射效应。导电填料品种和用量决定了橡胶的导电性能，配方其它因素对橡胶导电性能也有影响。导电橡胶主要用于防过电流／过热元件、开关、传感器、导电橡胶条、导电橡胶板和防静电鞋底等。关键词：导电橡胶；导电填料；导电机理；体积电阻率中图分类号：T

2、Q336．9；TQ330．38文献标识码：B文章编号：1000—89oX(2o10)09—057l_O4目前，导电橡胶制品作为功能性橡胶制品发隧道效应几乎仅仅发生在距离很接近的导电粒子展很快，应用范围日趋广泛。本文主要介绍橡胶之间，间隙过大的导电粒子之间没有电流传导。的导电机理、影响橡胶导电性能的因素以及导电(3)场致发射效应橡胶的品种和应用。当导电填料用量较小、橡胶基体内部导电粒子间距较大时，若导电粒子内部电场很强，电子将1导电机理有很大几率飞跃聚合物界面势垒，跃迁到相邻导电粒子上，产生场致发射电流，

3、形成导电网络。导电橡胶属于复合型导电高分子材料，其导导电通路机理、隧道效应和场致发射效应在电机理主要有宏观渗流理论(导电通路机理)、微导电橡胶中同时存在，在不同条件下可能是以某观量子力学隧道效应和微观量子力学场致发射一种或某两种机理为主。当导电填料在临界用量效应。以上时，导电通路为主要传导方式，即以导电通路(1)导电通路机理机理为主；当导电填料用量较小或外加电压较小当橡胶中导电填料用量增大到某一临界值时，孤立电子或其聚集体的间隙较大而无法参与时，橡胶内部形成较完整的导电通路网络，橡胶的导电，热振动受激电

4、子发生跃迁，形成较大隧道电电阻率会急剧下降。在电阻率与导电填料用量的流，此时以隧道效应为主；当填料用量较小、粒子关系中，存在一个狭窄的突变区域，在此区域内导间内部电场很强时，基体隔层相当于内部分布电电填料用量的任何微小变化都会导致橡胶电阻率容，此时场致发射效应更为显著[1]。显著变化，这种现象称为渗滤现象，导电填料的临界用量通常称为渗滤值。2导电性能影响因素(2)隧道效应2．1配方当导电填料用量较小时，橡胶基体内部导电2．1．1主体材料粒子间距较大，复合材料微观结构中尚未形成导体积电阻率(p)为10”～

5、10Q·cm的橡胶电通路网络，此时仍可能存在导电现象，这种导电有IIR、NR、BR、EPDM和甲基乙烯基硅橡胶现象是由热振动电子在导电粒子之间的迁移所(MVQ)等；p为10～10Q·cm的橡胶有致，导电电流是导电粒子问隙宽度的指数函数。NBR、CR、氟橡胶(FKM)和聚氨酯。作者简介：李昂(1934一)，男，河南太康人，西北橡胶塑料研究橡胶的粒状或球状结构有利于导电炭黑粒子设计院高级工程师，主要从事橡胶工艺和橡胶分析等研究工作。分散，从而减小导电炭黑粒子间隙，使硫化胶p橡胶工业2010年第57卷减小。硫

6、黄用量越大，硫化胶导电性能越好。未加入硫橡胶的相对介电常数(e)对其导电性能也有黄时，SBR的．D为16×10Q·C1TI；当硫黄用量很大影响，e增大会导致隧道电阻(Rt)增大，对为0．5份时，SBR硫化胶的P为7×10Q·cm；橡胶的导电性能不利。NR，BR，SBR，NBR，当硫黄用量为2份时，其p为2x10n·cm]。EPDM和]IR的为2．1～2．9，MVQ为3～4，过氧化物、树脂和辐射硫化对橡胶的没有CR为6．4～6．7，氯磺化聚乙烯橡胶为5～7，影响。FKM为12：。2．1．4增塑剂2．1．2

7、导电填料部分增塑剂(如增塑剂DBP和DOS)的导电橡胶的导电性能主要取决于填料的导电性性能高于橡胶，加入增塑剂后，橡胶分子活动性提能。导电填料首选炭黑，不同品种炭黑的导电性高，橡胶的P应该减小。但在含炭黑的橡胶中加能也是不同的，此外导电填料还包括石墨、石墨纤入增塑剂，由于炭黑体积分数减小，导电粒子间隙维和金属(银、铜、镍、铁和铝等)粉体等。导电填增大，会导致其p增大。料的品种和用量对导电橡胶的导电性影响很大。2．2温度如果橡胶内部能够传递电荷的导电填料处于温度对拉敏导电橡胶导电性能的影响有两个有效分散状

8、态，那么橡胶的导电性能必然随着导方面：一是橡胶受热产生膨胀，使导电粒子间隙增电填料用量，即随着相邻导电粒子间最短平均距大，影响电导率；二是升温产生热扰动，使间隙中离的变化而变化。橡胶基体中导电粒子的数量越电场发生变化，电子热激活增强，影响电导率。总多，导电粒子间距越小，橡胶的导电性能越好。体来说，温度升高使导电橡胶的电导率增大，P对于硫化胶，设n为沿电荷传递方向某一导减小(见表1)E7,87。通线上单位长度的导电粒子数量，R为其电阻，n。为