一種基于化學(xué)鍍的高導(dǎo)電彈性體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于導(dǎo)電材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于化學(xué)鍍的高導(dǎo)電彈性體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅橡膠具有卓越的耐高低溫、耐候、耐臭氧、耐電暈、電氣絕緣性能好、表面憎水、壓縮變形率低等特性，是橡膠中性能獨特的品種，具有其他橡膠無法比擬的優(yōu)異的耐高低溫(-100 °C?250°C)、耐侯性、耐老化、低加工粘度以及高填充能力等性能。它非常適合用作電氣電工行業(yè)的有機絕緣材料，近年來已在電氣絕緣系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
[0003]將導(dǎo)電的碳類材料(如導(dǎo)電炭黑、碳纖維、石墨、碳納米管和石墨烯)和金屬材料(如金屬粉末、金屬纖維等)填充到硅橡膠材料中，是制備導(dǎo)電硅橡膠的主要方法。這樣以填充導(dǎo)電填料的方法制備的導(dǎo)電硅橡膠，得到了廣泛的應(yīng)用。但由于所加入的導(dǎo)電填料是分散的，這樣的導(dǎo)電硅橡膠，體積電阻率和表面電阻率還是比較大，導(dǎo)通較大電流的能力在某些場合顯得不足夠。這樣的導(dǎo)電硅橡膠作為開關(guān)觸點材料，也只能應(yīng)用在電流較小(例如小于200毫安)的電路中。
[0004]申請?zhí)枮?01010592410.1的專利“復(fù)合導(dǎo)電片材”公開了由高分子基體和復(fù)合在其中的金屬箔構(gòu)成的復(fù)合導(dǎo)電片材。這里的金屬箔是指含有孔洞的鎳箔、銅箔、鋁箔、不銹鋼箔、金箔、銀箔或者編織網(wǎng)，高分子基體是指硅橡膠、丁晴橡膠、乙丙橡膠、天然橡膠、橡塑材料、熱塑性塑料、熱固性塑料或者纖維增強塑料等。
[0005]申請?zhí)枮?01010609386.8的專利“一種導(dǎo)電橡膠及其應(yīng)用”公開了以模壓或注射方式將橡膠與金屬纖維燒結(jié)氈(或金屬無紡布)復(fù)合制得導(dǎo)電橡膠，該金屬纖維燒結(jié)氈具有孔隙，該孔隙至少部分被橡膠填充。
[0006]申請?zhí)枮?00680015484.0的專利“導(dǎo)電接觸部及其制造方法”公開了由金屬海綿至少部分地被彈性體材料滲透從而制得導(dǎo)電接觸元件的方法。也就是說，該專利公開了一種由金屬海綿(或金屬泡沫)和橡膠復(fù)合制備導(dǎo)電元件的一種方法。
[0007]申請?zhí)枮?01310142541.3的專利“一種高導(dǎo)電彈性體及其生產(chǎn)方法”公開了由上下貫通穿孔的海綿基體，并對海綿基體進行電鍍和涂膠。其涂膠層會影響導(dǎo)電性能，增加性能的不穩(wěn)定性，且?guī)砑庸げ槐恪?br>[0008]眾所周知，化學(xué)鍍的前處理至關(guān)重要。非金屬基體在表面金屬化前需要進行包括除油、粗化及中和等的前處理過程，以期達到增大鍍層與基體表面的接觸面積，使得鍍層沉積在基體表面產(chǎn)生“錨效應(yīng)”。制備硅橡膠導(dǎo)電一般是填充導(dǎo)電填料，特別是填充碳系導(dǎo)電填料。碳系材料填充的硅橡膠的導(dǎo)電性較差，很難獲得體積電阻率低于I Ω.cm的高導(dǎo)電硅橡膠，金屬填料能賦予硅橡膠復(fù)合材料優(yōu)異的導(dǎo)電性和屏蔽效能，但存在價格昂貴的缺點。而直接在泡沫硅橡膠孔洞里化學(xué)鍍鎳，尚未見有相關(guān)文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明目的:為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于化學(xué)鍍的高導(dǎo)電彈性體及其制備方法，其和PCB鍍金觸點的接觸電阻值在I Ω以下。
[0010]技術(shù)方案:一種基于化學(xué)鍍的高導(dǎo)電彈性體，所述基于化學(xué)鍍的高導(dǎo)電彈性體為泡沫硅橡膠高導(dǎo)電彈性體，具有泡沫硅橡膠基體，所述基體的表面和內(nèi)部具有若干泡孔，該泡孔為球狀、柱狀或不規(guī)則形狀，泡孔是部分或完全連通的;所述泡沫硅橡膠高導(dǎo)電彈性體是在泡孔內(nèi)壁表面進行化學(xué)鍍鎳形成金屬導(dǎo)電層形成的；或者是在泡孔內(nèi)壁表面先進行化學(xué)鍍鎳形成金屬導(dǎo)電層，再進行電鍍鎳、金、銀、鈀、鉑，或再進行化學(xué)鍍金、銀、鈀、鉑而形成的。化學(xué)鍍鎳是電鍍鎳、金、銀、鈀、鉑的基礎(chǔ)。一個優(yōu)化的方案是先在泡孔內(nèi)壁表面先進行化學(xué)鍍鎳，使得鍍鎳層的平均厚度是ΙΟμπι或更多，再在鎳鍍層上電鍍金，鍍金層的平均厚度為 0.5μηι。
[0011]所述的泡沫硅橡膠高導(dǎo)電彈性體的泡孔是由物理、化學(xué)發(fā)泡劑制備的，或通過機械加工方法制備的，或通過聯(lián)合使用上述方式制備的;所述的機械加工方法是高速鉆孔、用激光機雕刻;所述的泡沫硅橡膠中泡孔的孔徑不大于5_，最理想的是在0.1-1mm之間。
[0012]—種應(yīng)用于所述的基于化學(xué)鍍的高導(dǎo)電彈性體中的堿性化學(xué)鍍鎳溶液，所述堿性化學(xué)鍍鎳溶液的pH值為8-12，包括如下組份:鎳鹽:25-35g/L;次亞磷酸鈉:25_40g/L;三乙醇胺:20-50ml/L;檸檬酸鹽:15_40g/L;碳酸鈉:0-10g/L。
[0013]作為優(yōu)化:所述鎳鹽為硫酸鎳、堿式碳酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳或氨基磺酸鎳中的一種或幾種，所述檸檬酸鹽為檸檬酸鈉或檸檬酸銨。
[0014]—種根據(jù)所述的應(yīng)用于所述基于化學(xué)鍍的高導(dǎo)電彈性體中的堿性化學(xué)鍍鎳溶液的制備高導(dǎo)電彈性體的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟:
[0015](I)基體準(zhǔn)備:裁切設(shè)定尺寸的泡沫硅橡膠作為如權(quán)利要求1所述的泡沫硅橡膠基體，所述泡沫硅橡膠基體上具有若干個通孔，所述的通孔是至少有兩端暴露于基體表面的孔洞；
[0016](2)在通孔內(nèi)進行堿性化學(xué)鍍鎳，形成金屬導(dǎo)電層:包括如下步驟:堿洗、溶脹、粗化、中和、活化、解膠、化學(xué)鍍;其中:
[0017]a.堿洗:所用的堿性溶液的組成為氫氧化鈉5-20g/L，十二水合磷酸鈉30_40g/L，碳酸鈉20-30g/L，表面活性劑適量，堿洗時間為10_30min，堿洗溫度為65-75 °C ；
[0018]b.溶脹:以有機溶劑將泡沫硅橡膠溶脹或侵蝕;溶脹在常溫下進行，時間不小于0.5min;溶脹工序所用的有機溶劑是使硅橡膠溶脹5 %以上的單一的有機溶劑或有機溶劑的混合物;有機溶劑中或含有水。
[0019]c.粗化:用含鉻酐300-500g/L，硫酸100-300mVL的高鉻型粗化液，粗化溫度為60-90°C，時間 l_5min;
[0020]d.中和:中和處理液組成為:氨5-15g/L，氫氧化鈉10-20g/L，亞硫酸鈉10_50g/L ；[0021 ] e.活化:使用A液:氯化鈀0.5-1.5g/L，濃鹽酸100-300ml/L，氯化亞錫2_4g/L；和B液:濃鹽酸50-150ml/L，氯化亞錫50_100g/L，錫酸鈉2_10g/L配制活化液，活化溫度為常溫，時間 l_3min;
[0022]f.解膠:用含稀鹽酸100ml/L的解膠液，解膠溫度為40-45 °C，時間30s;
[0023]g.化學(xué)鍍:用含有鎳鹽:25-35g/L;次亞磷酸鈉:25_40g/L;三乙醇胺:20_50ml/L;檸檬酸鹽:15-40g/L ；碳酸鈉:0-10g/L的化學(xué)鍍液;在化學(xué)鍍過程中，用氨水或氫氧化鈉溶液控制pH在9.0-9.5之間?；瘜W(xué)鍍之后，或進行電鍍鎳。
[0024]作為優(yōu)化:所述步驟(2)中，活化液組成中的A液和B液的制備方法為:將氯化亞錫加入到濃鹽酸中，不斷攪拌至完全溶解，加入錫酸鈉，攪拌均勻，此為B液;將氯化鈀加入到濃鹽酸中攪拌至完全溶解，再加蒸餾水;在室溫下加入氯化亞錫，并不斷攪拌，此為A液;從在A液中加入氯化亞錫起計時，將A液攪拌反應(yīng)12min后，立即將B液慢慢倒入A液，在45°C 土 5°C水溶液中保持3h，再加入去離子水至1L。使用如此制得的膠態(tài)鈀活化液，有較長的使用壽命，并可使得鍍層和橡膠基材之間有良好的附著力。
[0025]在實施生產(chǎn)工藝中的各步驟堿洗、溶脹、粗化、中和、活化、解膠、化學(xué)鍍時，使所用的溶液、處理液電鍍液或各步驟后用來清洗的水，在各步驟進行時都在泡沫硅橡膠的孔洞中不斷通過，直到各步驟結(jié)束。例如，讓板狀的泡沫橡膠像濾布一樣，讓上述各種液體從其中通過，或者用上述各種液體噴淋所要化學(xué)鍍的泡沫硅橡膠，讓噴淋液通過泡沫硅橡膠流下。
[0026]值得特別說明的是，本發(fā)明在化學(xué)鍍的前處理過程中使用了溶脹步驟，溶劑分子使泡沫硅橡膠發(fā)生溶脹。溶脹過程將提取和清除泡沫硅橡膠中孔洞內(nèi)壁上的交聯(lián)劑分解后的殘留物、游離硅油等低分子物質(zhì)，使得孔洞內(nèi)壁硅橡膠表面的高分子鏈暴露充分，從而使得泡沫橡膠孔洞內(nèi)壁更容易被化學(xué)粗化工序粗化，使后續(xù)工序中活化沉鈀效果更佳，并降低鈀的消耗及防止漏鍍，形成連續(xù)完整的金屬鍍層。
[0027]有益效果:本發(fā)明通過在泡沫硅橡膠孔洞內(nèi)壁表面化學(xué)鍍鎳制備泡沫硅橡膠高導(dǎo)電彈性體，填補泡沫硅橡膠表面化學(xué)鍍鎳的空白，工藝操作簡便，配方組成簡單易得，鍍液易于維護和處理，無需添加的額外設(shè)備，所制得的泡沫硅橡膠高導(dǎo)電彈性體的體積電阻率和表面電阻率比導(dǎo)電炭黑填充的導(dǎo)電硅橡膠小，其余PCB鍍金觸點