专利名称：一种导电橡胶及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及到一种导电橡胶及其制备方法和应用。
背景技术：
作为一般高分子材料的橡胶，其突出的特点是具有高的绝缘性。要使橡胶具有导电性，目前常用的方法是在橡胶中掺入有机盐、金属粉末或炭黑等导电材料为介质，以达到导电目的。专利号为CN03112434发明名称为“硅橡胶/三元乙丙并用导电橡胶及其制备方法”的中国专利就是其中一种。该专利的原料为三元乙丙橡胶生胶，硅橡胶生胶，硅烷偶联剂，有机过氧化物，炭黑，白炭黑。制备方法采用开放式双辊炼胶机加工，将生胶包辊后，加入白炭黑混炼，再加入炭黑混炼，混炼均匀的胶料经薄通后，加入硅烷偶联剂，混炼，加入有机过氧化物，薄通，打卷下片。但是金属粉末、炭黑等材料不管加工得如何细小，它终究还是颗粒物质。而橡胶本身就与以上导电物质不同，它是高分子材料。它在一定范围内可以任意拉伸、挤压，且具有高弹性。如果将以上的导电物质与橡胶结合在一起，由于它们不是以分子链形式相结合，一旦受到外力作用，例如在橡胶的拉伸、压缩时，会造成所掺和在橡胶中本来相互接触的导电粉末介质发生断裂，从而破坏了导电性。而且，导电粉末介质掺和多了还会破坏橡胶的其它物理特性，导电粉末介质掺和少了又影响它的导电性能。此外，加入炭黑的制成品的外观只能局限为黑色。由于加入量较大，对材料的原有物理机械性能影响较大。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种新型的导电橡胶，它具有比普通导电橡胶更好的性能。
本发明的另一个目的是提供一种新型的导电橡胶的制备方法。
本发明的另一个目的是提供一种新型的导电橡胶的应用。
本发明的目的可以采取以下方法来实现一种导电橡胶，其特征是在橡胶中加入金属气化物。
一种导电橡胶的制备方法，其特征是它包括下列步骤在炼胶机的两个滚筒间放置密封罩，密封罩内有惰性气体，在密封罩上有两个电极架，一个电极架上插有金属棒，另一个电极架上插入炭精棒，当电极架通电后，金属棒与炭精棒发生强烈放电，放电的高温溶化了金属棒并在电弧的冲击下产生了金属气化物，即纳米金属，由于受惰性气体的保护和静电吸引，在炼胶机的机械外力和橡胶油溶解的作用下，金属气化物不断溶渗到橡胶中，制成所述的导电橡胶。
所述的导电橡胶在制造车辆轮胎中的应用。
所述的导电橡胶在制造输油管道中的应用。
所述的导电橡胶在制造压力受感器中的应用。
本发明的目的还可以采取以下方法来实现所述的橡胶是天然橡胶或/和丁腈橡胶或/和丁苯橡胶。
所述的金属是银或铜或铝或铁。
本发明是在原橡胶分子链间加上一个自由电子，这个自由电子是由高压电流放电时所产生的高温将金属气化后分离出来的。它是通过材料本身分子链的化学形式构成橡胶材料的导电性能，因此，它具有比普通导电橡胶更低的电阻值，并具有比普通橡胶、导电橡胶、硅橡胶更高的耐磨性及耐高温的特性。
图1是本发明实施例的工作原理图。
图2是本发明一个应用例的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例详细描述本发明的实现方案。
参照图1，在开式炼胶机的两个滚筒1间的上部放置一只密封罩3，密封罩3内充有氮气，在密封罩3的上方有两个可自动控制的金属电极架4，电极架4上插有可连续输送的铜棒5，另一极插入炭精棒6。滚筒1温度为室温。首先将天然生胶70份、丁腈橡胶30份加到滚筒1上，开动机器，使其包辊后，在电极架4上通入200-300伏的直流电流。当电极架4通电后，铜棒5与炭精棒6发生强烈放电，放电的高温溶化了铜棒5并在电弧的冲击下产生了呈现纳米状的铜的气化物7。由于铜的气化物7受氮气的保护不被氧化，在静电吸引以及炼胶机的机械外力和橡胶油溶解的作用下，铜的气化物7呈现自由电子形式进入到橡胶2的分子链中去，从而改变了原有橡胶的不导电特性而合成为导电体，制成本发明导电橡胶。根据需要，采用常规的橡胶生产工艺进行成型，硫化，即可成为所需的导电橡胶产品。炭精棒6和铜棒5之间的距离是可调的，以控制电弧的大小。两只自动控制金属电极架4是用来控制电极引伸速度和放电的电流的，导电橡胶的导电率(电阻值)高低(大小)取决于金属气化物7溶入橡胶2的量的多少。在制备过程中，可用电阻表不断测量导电橡胶的电阻值，控制金属电极的引伸速度即金属的加入量和橡胶的加入量，以达到所需阻值的导电橡胶。
以下是上述方法制得的导电橡胶的各项实测数据电压220V，室温23℃，
通电时间从0开始，12分钟达到导电橡胶温度最高值后，温度开始下降。到导电橡胶温度55℃时，电流再次产生。
由上表可见，本发明导电橡胶的电阻值会随温度的变化而变化。当本发明导电橡胶通电的电压为额定值时，外界的温度变化会促使本发明导电橡胶的电阻发生变化。当外界温度上升时，导电橡胶电阻会自行增大，而通过导电橡胶的电流会减小，从而使导电橡胶所发出的热量减小。反之，如果外界温度降低，导电橡胶的电阻会自行减小，流过导电橡胶的电流就会增大，从而使导电橡胶发热温度升高，以此则达到恒温目的。
本发明导电橡胶可以制备成电阻值从几欧姆到几百千欧的不同规格的产品。
参照图2，这是本发明导电橡胶在输油管道中的应用。在输油管8外包覆两绝缘保护层9，在两绝缘保护层9中铺设导电橡胶10，导电橡胶10的电阻值为100千欧。导电橡胶10的围合的两端部有金属扣11，金属扣11连接上导线12。通电后，当外界温度上升时，导电橡胶电阻会自行增大，而通过导电橡胶的电流会减小，从而使导电橡胶所发出的热量减小。反之，如果外界温度降低，导电橡胶的电阻会自行减小，流过导电橡胶的电流就会增大，从而使导电橡胶发热温度升高，输油管恒温在50℃左右，保证了在低温下原油的流动性。
随着高速公路和高等级道路的迅速发展，日益严重的静电污染越来越引起人们注意。根据物理学原理绝缘体与绝缘体之间的相互摩擦会产生静电，而导电体与绝缘体之间的相互摩擦则不会产生电。由于高速公路和高等级道路与行驶车辆的轮胎均是绝缘体，它们之间的高速摩擦会产生静电，这种静电荷大都结聚在车辆及其载体和人体上，而且它是与车速高低，行驶时间长短成正比，车速越高，行驶时间越长，静电荷结聚得越多，其静电电压也越高。这种静电荷相对大地放电的电压一般均在千伏以上，甚之几千伏。在干燥地区及气候干燥季节，此情况会显得更为严重。在这种情况下，当车外人员触及车体或车内人员时会遭到电击。静电对于人体造成的危害尚不可知，但对于车辆自身具有一定的破坏作用；如高压静电会击毁车内电器、电子原件及仪表仪器；它的火花还会引爆引燃可燃物品。特别对于用普通橡胶作轮胎的军用特种车辆，如导弹发射车、弹药运输车，静电会使这种车辆造成意想不到的事故。过去，对于那些运输燃油的油罐车，为了防止静电荷放电时所产生的电火花引爆燃油，在车辆的尾部拖了一条用于向路面释放静电的金属(带)链；现在轿车也在普遍采用这一办法。其实，从物理学原理来分析，对于采用这种形式的防止静电办法，在过去七、八十年代中尚有一定效果，因为，那时的公路大多以黄泥、石英砂建造，这种路面渗水性好，相对绝缘性差。所以，车辆上所结聚的静电荷容易通过尾部拖曳的金属(带)链从路面导入大地。而现代公路绝大部分是绝缘性的沥清、混凝土路面，其相对于大地的绝缘电阻值在500兆欧以上。因此，在这种路面上是根本达不到放电目的的。根据查阅国际有关专利资料，在车辆的抗静电方面，日本有一项发明专利，它是采用炭纤维以轮辐条形式镶嵌在轮胎的普通橡胶中，它对车辆的抗静电方法基本上与上述所述的在车辆尾部拖曳金属链形式原理是一致的，也是一种消极的抗静电办法。此外，前苏联为了避免公路交通运输的静电污染其中有一项国际发明专利，它是以一种类似反静电荷的发生装置来驱除车辆中的静电荷。
由于本发明导电橡胶具有高耐磨和耐高温及导电之特性，所以用它制造车辆轮胎具有很好的抗静电作用。可采用常规的轮胎生产方法使用本发明导电橡胶生产抗静电轮胎。
本发明导电橡胶还具有电阻值随施加在其上的压力的变化而变化的特性。此电阻值与外加压力成反比，压力越大其电阻值则越小。据此特性可用来制造压力受感器类的产品，如大型电子地磅称等测重器械。
权利要求
1.一种导电橡胶，其特征是在橡胶中加入金属气化物。
2.根据权利要求1所述的导电橡胶，其特征是所述的橡胶是天然橡胶或/和丁腈橡胶或/和丁苯橡胶。
3.根据权利要求1所述的导电橡胶，其特征是所述的金属是银或铜或铝或铁。
4.根据权利要求1所述的导电橡胶的制备方法，其特征是它包括下列步骤在炼胶机的两个滚筒(1)间放置密封罩(3)，密封罩(3)内有惰性气体，在密封罩(3)上有两个电极架(4)，一个电极架(4)上插有金属棒(5)，另一个电极架(4)上插入炭精棒(6)，当电极架(4)通电后，金属棒(5)与炭精棒(6)发生强烈放电，放电的高温溶化了金属棒(5)并在电弧的冲击下产生了金属气化物(7)，由于受惰性气体的保护和静电吸引，在炼胶机的机械外力和橡胶油溶解的作用下，金属气化物(7)不断溶渗到橡胶(2)中，制成所述的导电橡胶。
5.根据权利要求1所述的导电橡胶在制造车辆轮胎中的应用。
6.根据权利要求1所述的导电橡胶在制造输油管道中的应用。
7.根据权利要求1所述的导电橡胶在制造压力受感器中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种导电橡胶，它是由下列方法制备的在炼胶机的两个滚筒间放置密封罩，密封罩内有惰性气体，在密封罩上有两个电极架，一个电极架上插有金属棒，另一个电极架上插入炭精棒，当电极架通电后，金属棒与炭精棒发生强烈放电，放电的高温溶化了金属棒并在电弧的冲击下产生了金属气化物，由于受惰性气体的保护和静电吸引，在炼胶机的机械外力和橡胶油溶解的作用下，金属气化物不断溶渗到橡胶中，制成所述的导电橡胶。它具有比普通导电橡胶更低的电阻值，并具有比普通橡胶、导电橡胶、硅橡胶更高的耐磨性及耐高温的特性，可广泛运用于需要防止静电产生的场所，电热恒温器具以及压力传感类产品。
文档编号C08L7/00GK1693349SQ200510050280
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月18日 优先权日2005年4月18日
发明者邱柏康 申请人:邱柏康