絕大多數(shù)橡膠材料是電絕緣體。如果用橡膠材料制造導(dǎo)電制品,除了在橡膠分子鏈中引人導(dǎo)電性官能團(tuán)外,另一種簡便方法就是在膠料中加入導(dǎo)電劑,即導(dǎo)電填料或金屬填料。它在橡膠中分布形成鏈狀和網(wǎng)狀通路而產(chǎn)生導(dǎo)電作用。導(dǎo)電橡膠最近發(fā)展很快,已受到國內(nèi)外研究者高度重視。常用的導(dǎo)電劑有炭黑、石墨粉、金屬粉及導(dǎo)電纖維等。炭黑的粒徑和結(jié)構(gòu)性對橡膠的導(dǎo)電性影響較大,是主要的導(dǎo)電劑。1.導(dǎo)電爐黑 主要品種有N293、N294、N472。N293和N294的粒徑細(xì),結(jié)構(gòu)性高,表面活性大,補(bǔ)強(qiáng)性能好。N472具有極高的表面積和結(jié)構(gòu),BET表面積為20m2/g,DBP吸油值達(dá)到1.78cm3/g,在膠料中的導(dǎo)電性能比N293、N294、乙炔和炭黑都高,但補(bǔ)強(qiáng)性不及N293和N94好。補(bǔ)強(qiáng)和導(dǎo)電性能居中的N294目前已被淘汰。導(dǎo)電炭黑混煉時生熱高,應(yīng)防止焦燒。
2.乙炔炭黑它是一種中等粒徑(30~40nm)、結(jié)構(gòu)性最高(DBP吸油值3.0~3.5cm3/g)、揮發(fā)分和灰分極低的炭黑,故導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性很好,具有中等水平的補(bǔ)強(qiáng)性。硫化膠的體積電阻率達(dá)10~1002·cm左右。但膠料生熱高。常用量在40~50份之間。
3.石墨粉它的外觀為滑膩黑色鱗片狀、有光澤的粉末相對密度為2.2。要求石墨的含碳量在90%以上。常用的是鱗片狀石墨和膠體石墨。石墨呈弱堿性,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,導(dǎo)電性強(qiáng),可使硫化膠的體積電阻率低于102·cm。但石墨粉與橡膠的結(jié)合能力差,在混煉時不宜吃料,使膠料變硬脫輥。因此,常與導(dǎo)電炭黑并用。另外,含石墨的硫化膠經(jīng)多次彎曲后導(dǎo)電性下降。
4.金屬粉金屬是電的良導(dǎo)體,在橡膠中加入金屬粉末,也可使橡膠導(dǎo)電。常用的有鐵粉、銅粉、鋁粉等。雖然金屬粉與橡膠的結(jié)合性能不是很好,在橡膠中分散困難,銅和鐵還會加速橡膠制品老化,增加制的質(zhì)量,但由于其導(dǎo)電性能好,仍有使用。
5.導(dǎo)電纖維如在膠料中加入碳纖維、石墨纖維、金屬晶須、金屬纖維等也可使橡膠導(dǎo)電。應(yīng)用時一般與導(dǎo)電性填料一起使用。碳纖維和石墨纖維導(dǎo)電系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)高,耐高溫性好,但價格昂貴,大大限制了其應(yīng)用范圍。