2024年6月13日发(作者：哈运恒)
第31卷第4期华中师范大学学报(自然科学版)
1997年12月JOURNALOFCENTRALCHINANORMALUNIVERSITY(.)
Vol.31No.4
Dec.1997
硫化体系和配合剂对丁腈橡胶/炭黑
复合材料导电和力学性能的影响
*
万 影
1)
黄新堂
2)
闻荻江
1)
(1)武汉工业大学材料科学与工程学院,武汉430070; 2)华中师范大学物理系,武汉430079)
摘 要
将炭黑与丁腈橡胶混合制备导电复合材料,其中炭黑(
N
550)/丁腈橡胶电阻率随温度
的变化呈一定强度的正温度系数(PTC)效应.讨论了不同炭黑填充率、硫化体系、配合剂等对复合
材料室温电阻率、
PTC
效应和力学性能的影响.
关键词
硫化体系;配合剂;CB/NBR复合材料;导电和力学性能
中图分类号
TQ
333.7
高分子复合导电材料是一类具有重要理论研究价值和广阔应用前景的新型功能材料,目
前对这类导电且具有
PTC
(正温度系数)效应的高分子导电复合材料的研究以结晶性聚烯烃
基体为主.本文对炭黑/丁腈橡胶复合材料的电学性能进行了实验研究,主要讨论了炭黑填充
率、硫化体系、配合剂等对复合材料导电性、物理机械性能及PTC效应的影响.
1实验方法
原料采用丁腈橡胶(
NBR
,日本,丙烯腈含量18～20%),导电炭黑(
N
550,卡博特化工有
限公司),乙炔炭黑(ACET,福建南平化工厂),S、防RD、促DM、M、TMTD、变压器油等为工
业级(江南橡胶厂),硬脂酸、ZnO等为化学纯级(天津化学试剂二厂),邻苯二甲酸二辛脂
(DOP)、磷酸三甲苯脂(TCP)、过氧化二异丙苯(DCP)等为化学纯级(上海试剂总厂).
将
NBR
于40～45°硫化剂和其它配合剂(包括特种添加剂),按份
C
塑炼,后投入炭黑、
数比炼成不同配比混炼胶,混匀后薄通5次下片待制样,温度为143±1°压力约5
kg
/
cm
2
、
C
、
硫化20～30min.
在样品测试时,室温电阻率按GB1410-78测定,力学性能按GB527-83测定.测定电阻率
-温度曲线时,试样上备以铜箔电极,银浆封接,置于恒温装置中(±1°C),升温速度
2°
C
/
min
,用数字万用表测定电阻后换算为电阻率,数据处理为平均值.
2结果与讨论
2.1炭黑填充率对复合材料导电性的影响
图1为CB/NBR复合材料的电阻率-炭黑填充率关系(T=20°C,硫化体系:S/ZnO/DM/
收稿日期:1997-04-29.第一作者:男,40岁,博士研究生,副教授.
*国家教育委员会博士点基金资助课题.
第4期
万 影等:硫化体系和配合剂对丁腈橡胶/炭黑复合材料导电和力学性能的影响421
M
).从图1知,
N
550和
ACET
在赋予复合材料导电性方面有很大差别.这主要源于炭黑的结
构和表面性质.由表1,ACET属高结构炭黑,根据导电网络理论
[1]
,高结构炭黑更易形成网
络结构,因此在相同填充率下,ACET能赋予NBR更高的导电性.从表2所列两种炭黑在相
同填充率(41.17wt%)下硫化胶的力学性能知,ACET亦赋予NBR较好的机械性能,但弹性
比
N
550填充的硫化胶差.
ACET
属中低极性炭黑(
pH
=4.5),
NBR
属中低极性橡胶(
2024年6月13日发(作者：哈运恒)
第31卷第4期华中师范大学学报(自然科学版)
1997年12月JOURNALOFCENTRALCHINANORMALUNIVERSITY(.)
Vol.31No.4
Dec.1997
硫化体系和配合剂对丁腈橡胶/炭黑
复合材料导电和力学性能的影响
*
万 影
1)
黄新堂
2)
闻荻江
1)
(1)武汉工业大学材料科学与工程学院,武汉430070; 2)华中师范大学物理系,武汉430079)
摘 要
将炭黑与丁腈橡胶混合制备导电复合材料,其中炭黑(
N
550)/丁腈橡胶电阻率随温度
的变化呈一定强度的正温度系数(PTC)效应.讨论了不同炭黑填充率、硫化体系、配合剂等对复合
材料室温电阻率、
PTC
效应和力学性能的影响.
关键词
硫化体系;配合剂;CB/NBR复合材料;导电和力学性能
中图分类号
TQ
333.7
高分子复合导电材料是一类具有重要理论研究价值和广阔应用前景的新型功能材料,目
前对这类导电且具有
PTC
(正温度系数)效应的高分子导电复合材料的研究以结晶性聚烯烃
基体为主.本文对炭黑/丁腈橡胶复合材料的电学性能进行了实验研究,主要讨论了炭黑填充
率、硫化体系、配合剂等对复合材料导电性、物理机械性能及PTC效应的影响.
1实验方法
原料采用丁腈橡胶(
NBR
,日本,丙烯腈含量18～20%),导电炭黑(
N
550,卡博特化工有
限公司),乙炔炭黑(ACET,福建南平化工厂),S、防RD、促DM、M、TMTD、变压器油等为工
业级(江南橡胶厂),硬脂酸、ZnO等为化学纯级(天津化学试剂二厂),邻苯二甲酸二辛脂
(DOP)、磷酸三甲苯脂(TCP)、过氧化二异丙苯(DCP)等为化学纯级(上海试剂总厂).
将
NBR
于40～45°硫化剂和其它配合剂(包括特种添加剂),按份
C
塑炼,后投入炭黑、
数比炼成不同配比混炼胶,混匀后薄通5次下片待制样,温度为143±1°压力约5
kg
/
cm
2
、
C
、
硫化20～30min.
在样品测试时,室温电阻率按GB1410-78测定,力学性能按GB527-83测定.测定电阻率
-温度曲线时,试样上备以铜箔电极,银浆封接,置于恒温装置中(±1°C),升温速度
2°
C
/
min
,用数字万用表测定电阻后换算为电阻率,数据处理为平均值.
2结果与讨论
2.1炭黑填充率对复合材料导电性的影响
图1为CB/NBR复合材料的电阻率-炭黑填充率关系(T=20°C,硫化体系:S/ZnO/DM/
收稿日期:1997-04-29.第一作者:男,40岁,博士研究生,副教授.
*国家教育委员会博士点基金资助课题.
第4期
万 影等:硫化体系和配合剂对丁腈橡胶/炭黑复合材料导电和力学性能的影响421
M
).从图1知,
N
550和
ACET
在赋予复合材料导电性方面有很大差别.这主要源于炭黑的结
构和表面性质.由表1,ACET属高结构炭黑,根据导电网络理论
[1]
,高结构炭黑更易形成网
络结构,因此在相同填充率下,ACET能赋予NBR更高的导电性.从表2所列两种炭黑在相
同填充率(41.17wt%)下硫化胶的力学性能知,ACET亦赋予NBR较好的机械性能,但弹性
比
N
550填充的硫化胶差.
ACET
属中低极性炭黑(
pH
=4.5),
NBR
属中低极性橡胶(