一种可直接电沉积的导电硅橡胶材料的制作方法

本发明涉及精密纹理模具制造技术领域，具体为一种可直接电沉积的导电硅橡胶材料。

背景技术：

精密纹理模具在制备过程中需要能够传递原始模具纹理信息的翻印模型，翻印模型再经过表面金属化处理后得到具有相同精细结构的金属模具，以满足各类精密部件的成型需求。翻印模型在精密纹理模具的制造工艺中极其重要，不仅传递了原始模型的精密纹理信息，还是下一阶段表面金属化的导电载体。工业中采用的导电载体不能进行直接电沉积需进行二次导电化处理，增大了导电层的厚度，对于纹理深度范围在50-300μm的精密纹理模具来说，导电层的厚度会在模具制造过程中直接造成纹理细节的损失。市场上出现的商品化导电硅橡胶，由于其生胶成型温度高，粘度大，操作困难，故不能精准地传递原始模型的纹理信息。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可直接电沉积的导电硅橡胶材料，以解决上述背景技术中提出的现有的商品化导电硅橡胶，由于其生胶成型温度高，粘度大，操作困难，故不能精准地传递原始模型的纹理信息的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可直接电沉积的导电硅橡胶材料，按重量配比，该可直接电沉积的导电硅橡胶材料的制备原料包括：80-100份有机硅树脂、20-50份交联剂、0.5-5份催化剂、5-30份导电填料和5-30份溶剂。

优选的，所述有机硅树脂为粘度为100-500cp的乙烯基封端的直链型乙烯基硅油，所述交联剂为含氢量为0.5％-3％的含氢硅油，所述催化剂为含量是3000ppm的铂金催化剂，所述导电填料选自粉状导电碳黑及片状氧化石墨烯的至少一种，所述溶剂由去离子水、乙醇、丙酮和石油醚任意一种或几种组成。

优选的，该可直接电沉积的导电硅橡胶材料通过溶液稀释法和固化法制得，该制备方法如下：

步骤一混料

将乙烯基硅油、导电填料和溶剂按不同比例用转速为60-200r/min的电动搅拌器混合3-5h，然后将混合物放置在30-50℃烘箱中干燥18-24h，然后向混合均匀的混合物中加入含氢硅油搅拌5-15min，随后铂催化剂继续搅拌2-5min；

步骤二脱出气泡

将步骤一中产生的混合物倒入模具中放入真空度为0.05-0.08mpa的真空烘箱中放置5-15min；

步骤三固化

最后将混合物放置在15-30℃下缓慢固化24-72小时使其完全脱出气泡，固化成型后脱模得到导电硅橡胶模型。

优选的，所述导电硅橡胶模型的固化线收缩率<0.1％，操作粘度500-2500cp、硬度32-36ha，纹理线结构深度方向复制率93％以上，面结构深度方向的复制率95％以上；

优选的，所述导电硅橡胶模型的电阻值最低可至5ω。

优选的，所述导电硅橡胶模型作为翻印模型，通过电沉积的方法来制备精密纹理模具。

优选的，所述精密纹理模具是一种结构复杂，表面带有50-300μm不同深度层次的微细纹理如条纹、皮纹、精密图案等的新型模具。

优选的，所述电沉积工艺选用镍或者铜作为阳极材料。

优选的，所述导电硅橡胶模型电沉积时无须进行二次导电处理，电流密度即可达到1.5-3a/dm²，表面金属离子的电沉积速度可达0.3-0.5mm/d。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用溶液稀释法和共固化法，通过添加不同类型的导电填料制备出具有优异加工性能及高复制率的可直接电沉积的导电硅橡胶模型。该导电硅橡胶模型具备电阻小、操作粘度低、稳定性良好、固化收缩率低、纹理复制率高以及表面金属离子沉积速度快等优势，是翻印模型的理想选择。这种可直接电沉积导电硅橡胶模型在精密纹理模具制造领域中的应用减少了生产工序，降低了生产成本，同时减少了翻制过程中原始纹理的损失。

附图说明

图1为本发明可直接电沉积硅橡胶对原始花纹进行复制的示意图；

图1中的1是从原始纹理模具中脱模得到的导电硅橡胶模型；

图1中的2是带有原始纹理的模具；

图1右侧上方的图片是制备的导电硅橡胶模型的纹理部分；

图1右侧下方的图片是模具中的原始纹理部分

图2为本发明激光共聚焦显微镜采集的纹理图像结构示意图；

图3为本发明可直接电沉积导电硅橡胶模型的制备过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，首先将乙烯基硅油100份、导电碳黑15份和丙酮10份用转速为150r/min的电动搅拌器混合3h，然后将混合物放置在30-50℃烘箱中干燥24h，然后向混合均匀的混合物中加入含氢硅油50份搅拌10min，随后铂催化剂3份继续搅拌5min得到粘度为1000cp的导电硅橡胶。然后将混合物倒入图1模具(2)中，随后放入真空度为0.08mpa的真空烘箱中放置15min脱出混合物中的气泡，最后将混合物放置在25℃下缓慢固化48h使其完全脱出气泡，固化成型后脱模得到导电硅橡胶模型。

制备出的导电硅橡胶模型作为直接电沉积工艺的待镀阴极，金属镍作为阳极材料，电解质溶液选用氨基磺酸体系，电沉积稳定电压为1.2v，电流密度为1.8a/dm²，电沉积72h得到厚度为1mm的镍壳精密纹理模具。

实施例2

首先将乙烯基硅油100份、氧化石墨烯15份和石油醚10份用转速为150r/min的电动搅拌器混合3h，然后将混合物放置在50℃烘箱中干燥24h，然后向混合均匀的混合物中加入含氢硅油50份搅拌10min，随后铂催化剂3份继续搅拌5min得到粘度为800cp的导电硅橡胶。然后将混合物倒入图1模具(2)中，随后放入真空度为0.08mpa的真空烘箱中放置15min脱出混合物中的气泡，最后将混合物放置在25℃下缓慢固化54h使其完全脱出气泡，固化成型后脱模得到导电硅橡胶模型。

制备出的导电硅橡胶模型作为直接电沉积工艺的待镀阴极，金属铜作为阳极材料，电解质溶液选用硫酸铜体系，电沉积稳定电压为1.3v，电流密度为1.6a/dm²，电沉积80h得到厚度为1mm的铜壳精密纹理模具。

实施例3

首先将乙烯基硅油100份、复合导电填料15份(导电碳黑和氧化石墨烯质量比为1:1)和丙酮10份用转速为150r/min的电动搅拌器混合3h，然后将混合物放置在50℃烘箱中干燥24h，然后向混合均匀的混合物中加入含氢硅油50份搅拌10min，随后铂催化剂3份继续搅拌5min得到粘度为950cp的导电硅橡胶。然后将混合物倒入图1模具(2)中，随后放入真空度为0.08mpa的真空烘箱中放置15min脱出混合物中的气泡，最后将混合物放置在25℃下缓慢固化50h使其完全脱出气泡，固化成型后脱模得到导电硅橡胶模型。

制备出的导电硅橡胶模型作为直接电沉积工艺的待镀阴极，金属镍作为阳极材料，电解质溶液选用氨基磺酸体系，电沉积稳定电压为1.1v，电流密度为1.6a/dm²，电沉积75h得到厚度为1mm的镍壳精密纹理模具。

为了验证发明的可直接电沉积导电硅橡胶的性能，我们进行了如下的测试：

(一)表面电阻测试

导电硅橡胶的表面电阻由四探针电阻仪测量，四探针电阻仪的量程为0-200kω，测试样品尺寸为20mm×20mm×2mm。测试结果如表1所示，制备的导电硅橡胶具有良好的导电性。

(二)硬度测试

橡胶的硬度按照gb531-83测试方法采用邵氏a型硬度计进行测定，试样的厚度至少6mm，在试样上距离不少于6mm的位置进行测量，测量5次后取平均值，测试结果如表1所示。

(三)线收缩率测试

由于硅橡胶模具较软,且具有一定弹性,再加上模具均为阴模,用卡尺直接测量模具长度会产生误差。所以采用测量注浆倒出的树脂腰线砖的长度的方法来测量模具的尺寸。模具线收缩率的测定在模具浇注15天后(360h)测定,线收缩率的计算如下式:

ε＝(l1-l2)/l1

式中:ε—模具的线收缩率；l1—模具的原始长度；l2—模具收缩后的长度；测试结果如表1所示。

(四)线、面结构复制率测试

原始表皮纹翻制的导电硅橡胶的纹理形态由激光共聚焦显微镜观察，并通过激光共聚焦显微镜配套软件获得三维形貌参数、花纹的横断面曲线及高度分布图。显微镜仪器型号为ols4100(奥林巴斯(中国)有限公司)，测试条件：物镜＝mplfln5×，光学变焦＝1，扫描方式＝xyz精细扫描。通过对纹理各项参数的对比，结果如表1所示，制备的导电硅橡胶具有良好的线、面复制率。测试结果如表1所示，制备的导电硅橡胶具模具有优异的纹理复制效果。

(五)粘度测试

导电硅橡胶的剪切粘度由毛细管流变仪测定，型号为mlw-400b(长春市智能仪器设备有限公司)，测试条件：测试温度为25℃，长径比选用40:1，恒速率模式，测试速率为10mm/min。测试结果如表1所示，制备的导电硅橡胶具有良好的操作性。

表1实施例1-3所制得可直接电沉积导电硅橡胶的测试数据

虽然在上文中已经参考了一些实施例对本发明进行描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效无替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举的描述仅仅是处于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而且包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。