一种定向导电硅橡胶密封衬垫的制备方法与流程

1.本发明涉及导电橡胶技术领域，更具体而言，涉及一种定向导电硅橡胶密封衬垫的制备方法。


背景技术：

2.导电硅橡胶密封衬垫是一类兼具有导电性和环境密封性的功能器件，主要以硅橡胶为基体材料，经金属导电填料掺杂后模压或挤出硫化制备而成，应用于电子信息设备的缝隙连接部位，提供良好的电磁防护和环境密封功能。其中以纯银粉、石墨镀镍粉、镀银金属粉体等为导电填料填充硅橡胶制备的导电密封衬垫已实现工业化应用，其体积电阻率≤0.01ω
·
cm，同时兼具有硅橡胶耐高低温、耐腐蚀的特点，已广泛应用于航空航天、汽车工业、消费电子、军事通讯等需要进行电磁防护的领域。
3.传统导电硅橡胶密封衬垫产品采用单相结构，由金属系填料填充的导电橡胶材料由于电性能优良(体积电阻率可达10-2
ω
·
cm～10-3
ω
·
cm)而在电子通讯、航空航天等高端领域得到广泛应用。然而对于该类型密封衬垫，其中的金属系填料在空气或高温环境中易发生氧化反应，使密封衬垫的电性能随使用时间的延长而降低。同时由导电微粒相互搭接形成的导电网络存在不连续点，使其导电性难以达到金属级别。且其各向同性的导电性能难以满足单向导电需求场合的应用。另外，由于大量导电填料的加入(导电填料的含量通常在60wt％～90wt％之间)，使填充型导电橡胶存在强度低、密度大、硬度高和成本高等缺点。
4.专利cn 103980711 a与cn 110894359 a采用金属丝定向植入工艺技术结合液体硅橡胶浇注成型工艺制备了具有定向导电功能的橡胶复合材料，在实现各向异性导电功能的同时提升了材料的耐蚀性(与传统金属填充型导电橡胶相比，定向导电橡胶中金属丝的含量大幅度减少，且每根金属丝之间相互隔离，在盐雾腐蚀环境中，电解液往往难以渗入橡胶基体内部，从而大幅度延缓了金属丝的腐蚀速率，通过试验对比发现，在盐雾试验后，金属填充型导电橡胶表面存在腐蚀点，而定向金属丝导电橡胶的外观未发生明显变化)。上述两项专利中均采用硅烷偶联剂或酞酸酯偶联剂对金属丝进行表面偶联处理以提升金属丝与硅橡胶之间的结合力，该方法虽可起到一定的增强效果，但在一些高过载、强冲击及长期使用过程中仍存在破损、断裂现象，影响产品的电磁防护性能与环境密封性能，使其难以满足应用要求；另一方面，金属丝与硅橡胶之间较差的结合力导致其在切割时易发生脱丝现象，造成橡胶密封衬垫的导电性能下降，对设备的电磁干扰防护性能和环境密封性能造成不利影响。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明的一个方面的目的在于，提供一种定向导电硅橡胶密封衬垫的制备方法，所述制备方法具体步骤如下：
6.s1、排丝：将波浪形的金属丝等距离固定在框架上；
7.s2、蚀刻处理：将s1中排列好的金属丝框架放入盛有酸溶液的振荡器中，震荡完成后，将金属丝框架取出并清洗，清洗完成后将金属丝框架取出并晾干；
8.s3、粘接剂处理：将s2中晾干的金属丝框架用粘接剂均匀喷涂在金属丝表面，喷涂完成后将金属丝框架放入烘箱中烘干；
9.s4、框架固定：将s3烘干后的金属丝框架沿同一方向紧密堆叠在模具中，封严处理后采用密封剂对缝隙部位进行密封处理，制得模具；
10.s5、浇注成型：采用真空注胶机将硅橡胶注入s4制备的模具中，浇注完成后，进行硫化，制得浇注胚体；
11.s6、切割：取出s5制备的浇注胚体，根据需求切割成一定形状尺寸的橡胶衬垫，切割方向与金属丝排列方向垂直。
12.优选的，所述s1中金属丝包括奥氏体不锈钢丝、铝丝、铜丝或其合金丝；所述金属丝丝径为0.1mm～0.2mm，金属丝之间的距离为0.8mm～1.2mm，固定框架的厚度为0.8mm～1.2mm。
13.优选的，所述s2中酸溶液为氢氟酸溶液，氢氟酸溶液溶度为5％～15％，溶液温度为30℃～50℃，震荡时间为0.5h～2h；氢氟酸溶液浓度越高、温度越高、振荡器震荡时间越长，对金属丝的腐蚀速率越快，反之则越慢。金属丝框架用清水在超声波清洗机中清洗，清洗时间为5min～10min。采用氢氟酸溶液对金属丝进行蚀刻处理，氢氟酸是一种弱酸，具有较强的腐蚀性，可对奥氏体不锈钢、铝、铜合金产生腐蚀，但对超级奥氏体不锈钢、双相不锈钢、铅及铅合金、蒙乃尔合金、镁合金的腐蚀作用较差。
14.优选的，所述s3中粘接剂为单组份或双组分的硅胶粘接剂，所述单组份硅胶粘接剂为羟基封端硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、有机锡和甲苯的混合物，各组分配比为100：4～8：0.2～0.6：1～5；所述双组分硅胶粘接剂a组分为羟基封端硅橡胶、含氢硅油和甲苯的混合物，各组分配比为100：4～7：3～9，b组分为羟基封端硅橡胶、氯铂酸化合物和甲苯的混合物，各组分配比为100：0.2～0.5：1～5；喷涂压力为0.2mpa～0.5mpa，喷涂时间为30s～120s；所述烘箱烘干温度为100℃～130℃，烘干时间为2h～4h。
15.优选的，所述s5中硅橡胶为ab双组分液体硅橡胶，a、b组分混合比例为1∶1，在注胶管中均匀混合后注入s4制备的模具中，所述ab双组分液体硅橡胶为室温固化。
16.优选的，所述ab双组分液体硅橡胶a组分包括有交联剂、催化剂、白炭黑和补强剂，b组分包括色浆、阻燃剂、防霉剂和结构控制剂。
17.优选的，所述ab双组分液体硅橡胶a组分包括发泡剂、交联剂、催化剂、白炭黑和补强剂，b组分包括色浆、阻燃剂、防霉剂和结构控制剂。
18.优选的，所述ab双组分液体硅橡胶浇注成型产品为实芯型定向导电硅橡胶密封衬垫。
19.优选的，所述ab双组分液体硅橡胶浇注成型产品为海绵型定向导电硅橡胶密封衬垫。
20.优选的，所述s5中在室温下进行硫化24h～48h。
21.本发明所具有的有益效果如下：
22.本发明首先采用氢氟酸溶液对金属丝进行酸化蚀刻处理，粗化金属丝表面后可有效增加硅橡胶与金属丝的接触面积，从而增加硅橡胶与金属丝的粘接强度。金属丝经酸蚀
处理后采用硅胶粘接剂对其进行喷涂处理，显著提升了硅橡胶与金属丝之间的界面结合力。与传统的金属丝偶联工艺相比，该处理方法大幅提升了金属丝与硅橡胶之间的界面结合强度，在保证密封衬垫优异导电性能的同时，显著提升了密封衬垫的力学强度，同时降低了浇注胚体在切割过程中的脱丝率。
23.本发明操作方法简单，易于实现工业化大规模生产，制备的硅橡胶密封衬垫导电性与稳定性好，可用于海陆空天军事装备、家用电器、汽车工业等领域的电磁干扰防护和环境密封。
24.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
26.图1是本发明实施例氢氟酸蚀处理后金属丝表面结构示意图；
27.图2是本发明实施例实心型定向导电硅橡胶密封衬垫结构示意图；
28.图3是本发明实施例海绵型定向导电硅橡胶密封衬垫结构示意图。
具体实施方式
29.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
31.实施例一
32.s1、排丝：将波浪形的不锈钢丝等距离固定在框架上，不锈钢丝丝径为0.15mm，不锈钢丝之间的距离为1mm，固定框架的厚度为1mm；
33.s2、蚀刻处理：将s1中排列好的不锈钢丝框架放入盛有氢氟酸溶液的振荡器中，氢氟酸溶液溶度为10％、溶液温度为30℃、震荡时间为1h。震荡完成后，将不锈钢丝框架取出并在盛有清水的超声波清洗机清洗10min，清洗完成后将不锈钢丝框架取出并晾干；蚀刻处理后的不锈钢丝如图1所示；
34.s3、粘接剂处理：将s2中晾干的不锈钢丝框架用单组份硅胶粘接剂(单组份硅胶粘接剂为羟基封端硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、有机锡和甲苯的混合物，各组分配比为100：5：0.3：2)均匀喷涂在不锈钢丝表面，喷涂压力为0.2mpa，喷涂时间为30s，喷涂完成后将不锈钢丝框架放入烘箱中设置温度为100℃，烘干2h；
35.s4、框架固定：将s3烘干后的不锈钢丝框架沿同一方向紧密堆叠在模具中，封严处理后采用密封剂对缝隙部位进行密封处理，制得模具；
36.s5、浇注成型：将a组分为交联剂、催化剂、白炭黑和补强剂、b组分为色浆、阻燃剂、防霉剂和结构控制剂，a、b组分混合比例为1∶1，在注胶管中均匀混合后制备成ab双组分液
体硅橡胶硅，采用真空注胶机将ab双组分液体硅橡胶硅注入s4制备的模具中，浇注完成后，在室温下进行硫化24h，制得浇注胚体；
37.s6、切割：取出s5制备的浇注胚体，根据需求切割成厚度为2.36mm的橡胶衬垫，切割方向与不锈钢丝排列方向垂直，得到成型产品为实芯型定向导电硅橡胶密封衬垫，如图2所示。
38.实施例二
39.s1、排丝：将波浪形的铝合金丝等距离固定在框架上，铝合金丝丝径为0.15mm，铝合金丝之间的距离为1mm，固定框架的厚度为1mm；
40.s2、蚀刻处理：将s1中排列好的铝合金丝框架放入盛有氢氟酸溶液的振荡器中，氢氟酸溶液溶度为15％、溶液温度为35℃、震荡时间为2h。震荡完成后，将铝合金丝框架取出并在盛有清水的超声波清洗机清洗12min，清洗完成后将铝合金丝框架取出并晾干；蚀刻处理后的铝合金丝如图1所示；
41.s3、粘接剂处理：将s2中晾干的铝合金丝框架用单组份硅胶粘接剂(单组份硅胶粘接剂为羟基封端硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、有机锡和甲苯的混合物，各组分配比为100：6：0.5：4)均匀喷涂在铝合金丝表面，喷涂压力为0.3mpa，喷涂时间为50s，喷涂完成后将铝合金丝框架放入烘箱中设置温度为110℃，烘干3h；
42.s4、框架固定：将s3烘干后的铝合金丝框架沿同一方向紧密堆叠在模具中，封严处理后采用密封剂对缝隙部位进行密封处理，制得模具；
43.s5、浇注成型：将a组分为发泡剂、交联剂、催化剂、白炭黑和补强剂、b组分为色浆、阻燃剂、防霉剂和结构控制剂，a、b组分混合比例为1∶1，在注胶管中均匀混合后制备成ab双组分液体硅橡胶硅，采用真空注胶机将ab双组分液体硅橡胶硅注入s4制备的模具中，浇注完成后，在室温下进行硫化24h，制得浇注胚体；
44.s6、切割：取出s5制备的浇注胚体，根据需求切割成厚度为1.57mm的橡胶衬垫，切割方向与铝合金丝排列方向垂直，得到成型产品为成型产品为海绵型定向导电硅橡胶密封衬垫，如图3所示。
45.实施例三
46.s1、排丝：将波浪形的镀锡磷青铜丝等距离固定在框架上，镀锡磷青铜丝丝径为0.1mm，镀锡磷青铜丝之间的距离为1mm，固定框架的厚度为1mm；
47.s2、蚀刻处理：将s1中排列好的镀锡磷青铜丝框架放入盛有氢氟酸溶液的振荡器中，氢氟酸溶液溶度为12％、溶液温度为40℃、震荡时间为1.5h。震荡完成后，将镀锡磷青铜丝框架取出并在盛有清水的超声波清洗机清洗10min，清洗完成后将镀锡磷青铜丝框架取出并晾干；蚀刻处理后的镀锡磷青铜丝如图1所示；
48.s3、粘接剂处理：将s2中晾干的镀锡磷青铜丝框架用单组份硅胶粘接剂(单组份硅胶粘接剂为羟基封端硅橡胶、甲基三甲氧基硅烷、有机锡和甲苯的混合物，各组分配比为100：4：0.6：4)均匀喷涂在镀锡磷青铜丝表面，喷涂压力为0.4mpa，喷涂时间为60s，喷涂完成后将镀锡磷青铜丝框架放入烘箱中设置温度为120℃，烘干4h；
49.s4、框架固定：将s3烘干后的镀锡磷青铜丝框架沿同一方向紧密堆叠在模具中，封严处理后采用密封剂对缝隙部位进行密封处理，制得模具；
50.s5、浇注成型：将a组分为发泡剂、交联剂、催化剂、白炭黑和补强剂、b组分为色浆、
阻燃剂、防霉剂和结构控制剂，a、b组分混合比例为1∶1，在注胶管中均匀混合后制备成ab双组分液体硅橡胶硅，采用真空注胶机将ab双组分液体硅橡胶硅注入s4制备的模具中，浇注完成后，在室温下进行硫化36h，制得浇注胚体；
51.s6、切割：取出s5制备的浇注胚体，根据需求切割成厚度为0.78mm的橡胶衬垫，切割方向与镀锡磷青铜丝排列方向垂直，得到成型产品为成型产品为海绵型定向导电硅橡胶密封衬垫，如图3所示。
52.实施例四
53.s1、排丝：将波浪形的不锈钢丝等距离固定在框架上，不锈钢丝丝径为0.1mm，不锈钢丝之间的距离为1mm，固定框架的厚度为1mm；
54.s2、蚀刻处理：将s1中排列好的不锈钢丝框架放入盛有氢氟酸溶液的振荡器中，氢氟酸溶液溶度为15％、溶液温度为50℃、震荡时间为1h。震荡完成后，将不锈钢丝框架取出并在盛有清水的超声波清洗机清洗10min，清洗完成后将不锈钢丝框架取出并晾干；蚀刻处理后的不锈钢丝如图1所示；
55.s3、粘接剂处理：将s2中晾干的不锈钢丝框架用双组分硅胶粘接剂(双组分硅胶粘接剂中的a组分为羟基封端硅橡胶、含氢硅油和甲苯的混合物，各组分配比为100：5：6，b组分为羟基封端硅橡胶、氯铂酸化合物和甲苯的混合物，各组分配比为100：0.3：2)均匀喷涂在不锈钢丝表面，喷涂压力为0.5mpa，喷涂时间为80s，喷涂完成后将不锈钢丝框架放入烘箱中设置温度为100℃，烘干4h；
56.s4、框架固定：将s3烘干后的不锈钢丝框架沿同一方向紧密堆叠在模具中，封严处理后采用密封剂对缝隙部位进行密封处理，制得模具；
57.s5、浇注成型：将a组分为发泡剂、交联剂、催化剂、白炭黑和补强剂、b组分为色浆、阻燃剂、防霉剂和结构控制剂，a、b组分混合比例为1∶1，在注胶管中均匀混合后制备成ab双组分液体硅橡胶硅，采用真空注胶机将ab双组分液体硅橡胶硅注入s4制备的模具中，浇注完成后，在室温下进行硫化48h，制得浇注胚体；
58.s6、切割：取出s5制备的浇注胚体，根据需求切割成厚度为1.02mm的橡胶衬垫，切割方向与不锈钢丝排列方向垂直，得到成型产品为成型产品为海绵型定向导电硅橡胶密封衬垫，如图3所示。
59.实施例五
60.s1、排丝：将波浪形的铝合金丝等距离固定在框架上，铝合金丝丝径为0.15mm，铝合金丝之间的距离为1mm，固定框架的厚度为1mm；
61.s2、蚀刻处理：将s1中排列好的铝合金丝框架放入盛有氢氟酸溶液的振荡器中，氢氟酸溶液溶度为6％、溶液温度为50℃、震荡时间为2h。震荡完成后，将铝合金丝框架取出并在盛有清水的超声波清洗机清洗10min，清洗完成后将铝合金丝框架取出并晾干；蚀刻处理后的铝合金丝如图1所示；
62.s3、粘接剂处理：将s2中晾干的铝合金丝框架用双组分硅胶粘接剂(双组分硅胶粘接剂中的a组分为羟基封端硅橡胶、含氢硅油和甲苯的混合物，各组分配比为100：5：7，b组分为羟基封端硅橡胶、氯铂酸化合物和甲苯的混合物，各组分配比为100：0.5：4)均匀喷涂在铝合金丝表面，喷涂压力为0.3mpa，喷涂时间为60s，喷涂完成后将铝合金丝框架放入烘箱中设置温度为120℃，烘干3h；
63.s4、框架固定：将s3烘干后的铝合金丝框架沿同一方向紧密堆叠在模具中，封严处理后采用密封剂对缝隙部位进行密封处理，制得模具；
64.s5、浇注成型：将a组分为交联剂、催化剂、白炭黑和补强剂、b组分为色浆、阻燃剂、防霉剂和结构控制剂，a、b组分混合比例为1∶1，在注胶管中均匀混合后制备成ab双组分液体硅橡胶硅，采用真空注胶机将ab双组分液体硅橡胶硅注入s4制备的模具中，浇注完成后，在室温下进行硫化24h，制得浇注胚体；
65.s6、切割：取出s5制备的浇注胚体，根据需求切割成厚度为1.57mm的橡胶衬垫，切割方向与铝合金丝排列方向垂直，得到成型产品为实芯型定向导电硅橡胶密封衬垫，如图2所示。
66.用实施例一至五任一实施例制备的定向导电硅橡胶密封衬垫与现有技术中用偶联剂处理制备的定向导电硅橡胶密封衬垫性能进行实验对比，结果如下表1所示：
67.表1.不同金属丝处理方式定向导电硅橡胶密封衬垫性能对比结果
68.金属丝处理方式偶联剂处理本发明电阻(ω，厚度2mm)0.020.02拉伸强度(mpa)2.253.77扯断伸长率(％)256230撕裂强度(kn/m)10.813.9邵氏硬度a4445脱丝率(％)5.61.8
69.从上表结果可以看出本发明实施例在未改变电阻率的情况下，拉伸强度得到了提升，脱丝率明显降低，有效保障了密封衬垫的导电性。
70.以上所述仅为本发明优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明还可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。