一种用于制备打印设备辊筒的硅橡胶材料的制作方法

1.本发明涉及打印设备用材料制备技术领域，具体涉及一种用于制备打印设备辊筒的硅橡胶材料。


背景技术：

2.硅橡胶材料具有很好的弹性，被广泛用于制备充电辊、显影辊、转印辊、清洁辊等打印设备的零部件。为了还原清晰细腻的图像，充电辊、显影辊的体积电阻率通常要求处于半导电状态。
3.硅橡胶材料一般不导电，为了使硅橡胶材料具有导电性能，通常可以通过在硅橡胶中加入导电材料来实现。本发明申请人在前期的专利cn109280394a中公开了一种高反复充放电性的半导电硅橡胶辊筒材料及其制备方法；该专利通过在硅橡胶材料中加入由炭黑和石墨烯改性后制备得到的导电母粒a和由炭黑改性得到的导电母粒b来实现导电，且取得了0.42～0.88*104的体积电阻率，具有优异的半导电效果。但是，本发明申请在进一步研究中发现，由于导电母粒a和b需要对炭黑和石墨烯进行改性，增加了生产成本。因此，开发一种无须对导电剂进行改进即可实现较低的体积电阻率的硅橡胶材料具有重要的意义。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中存在的至少之一的技术问题，本发明首先提供了一种用于制备打印设备辊筒的硅橡胶材料。
5.本发明所要解决的技术问题，通过以下技术方案予以实现：
6.一种用于制备打印设备辊筒的硅橡胶材料，其包含如下重量份的组分：
7.甲基乙烯基硅橡胶60～80份；三元乙丙橡胶20～40份；复合导电剂3～6份；交联剂1～3份；分散剂1～3份；
8.所述的复合导电剂由碳黑和石墨烯组成。
9.本发明在硅橡胶材料直接添加由碳黑和石墨烯组成的复合导电剂，并且选择了合适的分散剂，使得碳黑和石墨烯在无须改性的情况下加入到硅橡胶材料中，即可得到具有较小的体积电阻率的硅橡胶材料。
10.优选地，所述的用于制备打印设备辊筒的硅橡胶材料，其包含如下重量份的组分：
11.甲基乙烯基硅橡胶70～80份；三元乙丙橡胶30～40份；复合导电剂5～6份；交联剂1～2份；分散剂2～3份。
12.最优选地，所述的用于制备打印设备辊筒的硅橡胶材料，其包含如下重量份的组分：
13.甲基乙烯基硅橡胶70份；三元乙丙橡胶30份；复合导电剂5份；交联剂2份；分散剂3份。
14.优选地，所述的复合导电剂由重量比为1～3:1～3的碳黑和石墨烯组成。
15.最优选地，所述的复合导电剂由重量比为2:1的碳黑和石墨烯组成。
16.优选地，所述的分散剂通过如下方法制备得到：
17.以肉桂酸、马来酸和1,3
‑
环戊二烯为原料，然后加入光引发剂，在紫外光照射下进行聚合反应，即得所述的分散剂。
18.优选地，所述的分散剂通过如下方法制备得到：
19.取120～180重量份的肉桂酸、100～150重量份的马来酸以及60～100重量份的1,3
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环戊二烯加入到有机溶剂中混合均匀，接着加入8～15重量份的光引发剂；然后在氮气气氛中，于紫外光下照射20～30min；紫外光照射结束后浓缩去除有机溶剂即得所述的分散剂。
20.最优选地，所述的分散剂通过如下方法制备得到：
21.取150重量份的肉桂酸、120重量份的马来酸以及80重量份的1,3
‑
环戊二烯加入到有机溶剂中混合均匀，接着加入10重量份的光引发剂；然后在氮气气氛中，于紫外光下照射25min；紫外光照射结束后浓缩去除有机溶剂即得所述的分散剂。
22.优选地，所述的光引发剂为2
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羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮。
23.优选地，紫外光的强度为400～600mw/cm2。
24.发明人在研究中发现，分散剂对于由碳黑和石墨烯组成的复合导电剂能否在硅橡胶材料中发挥优异的导电作用起着决定性作用。选用常规的分散剂并不能使得到制备得到的硅橡胶材料具有104的体积电阻率；本发明发明人通过大量的实验惊奇的发现，当采用以肉桂酸、马来酸和1,3
‑
环戊二烯为原料通过光聚合反应制备得到的分散剂时，由碳黑和石墨烯组成的复合导电剂在硅橡胶材料中能够发挥优异的导电作用，使得制备得到的硅橡胶材料具有104的体积电阻率。
具体实施方式
25.以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
26.实施例1硅橡胶材料的制备
27.原料重量份组成：甲基乙烯基硅橡胶70份；三元乙丙橡胶30份；复合导电剂5份；交联剂(具体为交联剂dcp)2份；分散剂3份；
28.所述的复合导电剂由重量比为2:1的碳黑和石墨烯组成；
29.所述的分散剂通过如下方法制备得到：取150重量份的肉桂酸、120重量份的马来酸以及80重量份的1,3
‑
环戊二烯加入350份乙醇中混合均匀，然后再加入10重量份的引发剂2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮；在氮气气氛中，于500mw/cm2强度的紫外光下照射25min；紫外照射结束后浓缩去除乙醇即得所述的分散剂。
30.制备方法：将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、复合导电剂、交联剂以及分散剂置于双辊开炼机中混炼均匀即得所述的硅橡胶材料；为了实现充分混合，混炼过程中进行3次薄通处理。
31.实施例2硅橡胶材料的制备
32.原料重量份组成：甲基乙烯基硅橡胶60份；三元乙丙橡胶40份；复合导电剂3份；交联剂(具体为交联剂dcp)3份；分散剂2份；
33.所述的复合导电剂由重量比为1:2的碳黑和石墨烯组成；
34.所述的分散剂通过如下方法制备得到：取150重量份的肉桂酸、120重量份的马来酸以及80重量份的1,3
‑
环戊二烯加入350份乙醇中混合均匀，然后再加入10重量份的引发剂2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮；在氮气气氛中，于500mw/cm2强度的紫外光下照射25min；紫外照射结束后浓缩去除乙醇即得所述的分散剂。
35.制备方法：将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、复合导电剂、交联剂以及分散剂置于双辊开炼机中混炼均匀即得所述的硅橡胶材料；为了实现充分混合，混炼过程中进行3次薄通处理。
36.实施例3硅橡胶材料的制备
37.原料重量份组成：甲基乙烯基硅橡胶70份；三元乙丙橡胶30份；复合导电剂6份；交联剂(具体为交联剂dcp)1份；分散剂1份；
38.所述的复合导电剂由重量比为3:1的碳黑和石墨烯组成；
39.所述的分散剂通过如下方法制备得到：取150重量份的肉桂酸、120重量份的马来酸以及80重量份的1,3
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环戊二烯加入350份乙醇中混合均匀，然后再加入10重量份的引发剂2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮；在氮气气氛中，于500mw/cm2强度的紫外光下照射25min；紫外照射结束后浓缩去除乙醇即得所述的分散剂。
40.制备方法：将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、复合导电剂、交联剂以及分散剂置于双辊开炼机中混炼均匀即得所述的硅橡胶材料；为了实现充分混合，混炼过程中进行3次薄通处理。
41.对比例1硅橡胶材料的制备
42.原料重量份组成：甲基乙烯基硅橡胶70份；三元乙丙橡胶30份；复合导电剂5份；交联剂(具体为交联剂dcp)2份；分散剂3份；
43.所述的复合导电剂由重量比为2:1的碳黑和石墨烯组成；
44.所述的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
45.制备方法：将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、复合导电剂、交联剂以及分散剂置于双辊开炼机中混炼均匀即得所述的硅橡胶材料；为了实现充分混合，混炼过程中进行3次薄通处理。
46.对比例1与实施例1的区别在于，分散剂的选择不同；对比例1采用的是常规的分散剂己烯基双硬脂酰胺；而实施例1则是以肉桂酸、马来酸和1,3
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环戊二烯为原料制备分散剂。
47.对比例2硅橡胶材料的制备
48.原料重量份组成：甲基乙烯基硅橡胶70份；三元乙丙橡胶30份；复合导电剂5份；交联剂(具体为交联剂dcp)2份；分散剂3份；
49.所述的复合导电剂由重量比为2:1的碳黑和石墨烯组成；
50.所述的分散剂为三硬脂酸甘油酯。
51.制备方法：将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、复合导电剂、交联剂以及分散剂置于双辊开炼机中混炼均匀即得所述的硅橡胶材料；为了实现充分混合，混炼过程中进行3次薄通处理。
52.对比例2与实施例1的区别在于，分散剂的选择不同；对比例2采用的是常规的分散剂三硬脂酸甘油酯；而实施例1则是以肉桂酸、马来酸和1,3
‑
环戊二烯为原料制备分散剂。
53.对比例3硅橡胶材料的制备
54.原料重量份组成：甲基乙烯基硅橡胶70份；三元乙丙橡胶30份；复合导电剂5份；交联剂(具体为交联剂dcp)2份；分散剂3份；
55.所述的复合导电剂由重量比为2:1的碳黑和石墨烯组成；
56.所述的分散剂通过如下方法制备得到：取150重量份的肉桂酸以及80重量份的1,3
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环戊二烯加入350份乙醇中混合均匀，然后再加入10重量份的引发剂2
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羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮；在氮气气氛中，于500mw/cm2强度的紫外光下照射25min；紫外照射结束后浓缩去除乙醇即得所述的分散剂。
57.制备方法：将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、复合导电剂、交联剂以及分散剂置于双辊开炼机中混炼均匀即得所述的硅橡胶材料；为了实现充分混合，混炼过程中进行3次薄通处理。
58.对比例3与实施例1的区别在于，分散剂的制备原料不同；对比例3仅仅以肉桂酸和1,3
‑
环戊二烯为原料制备分散剂；而实施例1则是以肉桂酸、马来酸和1,3
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环戊二烯为原料制备分散剂。
59.对比例4硅橡胶材料的制备
60.原料重量份组成：甲基乙烯基硅橡胶70份；三元乙丙橡胶30份；复合导电剂5份；交联剂(具体为交联剂dcp)2份；分散剂3份；
61.所述的复合导电剂由重量比为2:1的碳黑和石墨烯组成；
62.所述的分散剂通过如下方法制备得到：取120重量份的马来酸以及80重量份的1,3
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环戊二烯加入350份乙醇中混合均匀，然后再加入10重量份的引发剂2
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羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮；在氮气气氛中，于500mw/cm2强度的紫外光下照射25min；紫外照射结束后浓缩去除乙醇即得所述的分散剂。
63.制备方法：将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、复合导电剂、交联剂以及分散剂置于双辊开炼机中混炼均匀即得所述的硅橡胶材料；为了实现充分混合，混炼过程中进行3次薄通处理。
64.对比例4与实施例1的区别在于，分散剂的制备原料不同；对比例4仅仅以马来酸和1,3
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环戊二烯为原料制备分散剂；而实施例1则是以肉桂酸、马来酸和1,3
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环戊二烯为原料制备分散剂。
65.对比例5硅橡胶材料的制备
66.原料重量份组成：甲基乙烯基硅橡胶70份；三元乙丙橡胶30份；复合导电剂5份；交联剂(具体为交联剂dcp)2份；分散剂3份；
67.所述的复合导电剂由重量比为2:1的碳黑和石墨烯组成；
68.所述的分散剂通过如下方法制备得到：取150重量份的油酸、120重量份的马来酸以及80重量份的1,3
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环戊二烯加入350份乙醇中混合均匀，然后再加入10重量份的引发剂2
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羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮；在氮气气氛中，于500mw/cm2强度的紫外光下照射25min；紫外照射结束后浓缩去除乙醇即得所述的分散剂。
69.制备方法：将甲基乙烯基硅橡胶、三元乙丙橡胶、复合导电剂、交联剂以及分散剂置于双辊开炼机中混炼均匀即得所述的硅橡胶材料；为了实现充分混合，混炼过程中进行3次薄通处理。
70.对比例5与实施例1的区别在于，分散剂的制备原料不同；对比例5以油酸、马来酸和1,3
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环戊二烯为原料制备分散剂；而实施例1则是以肉桂酸、马来酸和1,3
‑
环戊二烯为原料制备分散剂。
71.将实施例1～3以及对比例1～5制备得到的硅橡胶材料制备显影辊样品(橡胶外径为20mm，金属芯轴直径为10mm，橡胶部分长度235.5mm)，在外加500v电压下，采用体积电阻率测试仪测试体积电阻率；测试结果见表1。
72.表1.硅橡胶材料体积电阻率测试结果
[0073][0074][0075]
从表1实验数据可以看出，实施例1～3制备得到的硅橡胶材料其体积电阻率为0.51～0.89*104，然而对比例1～2制备得到的硅橡胶材料其体积电阻率为107，远远大于实施例1；这说明：分散剂对于由碳黑和石墨烯组成的复合导电剂能否在硅橡胶材料中发挥优异的导电作用起着决定性作用；选用常规的分散剂并不能制备得到体积电阻率达104的硅橡胶材料。
[0076]
从表1实验数据可以看出，对比例3～5制备得到的硅橡胶材料其体积电阻率同样远远大于实施例1；这说明：分散剂的制备原料的选择十分关键；只有采用以肉桂酸、马来酸和1,3
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环戊二烯为原料制备得到的分散剂，才能制备得到体积电阻率达104的硅橡胶材料；而选用其它原料制备得到的分散剂，并不能制备得到体积电阻率达104的硅橡胶材料。