CN111592676A - 具导电性复合胶体 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种具导电性复合胶体，包括高分子黏弹性物质与导电粒子混合，该具导电性复合胶体使用于磨耗时，该导电粒子粒径大小介于1纳米至22微米之间，该具导电性复合胶体使用于挠曲时，该导电粒子粒径大小介于20微米至60微米之间，并使该具导电性复合胶体电阻介于104Ω至10‑1Ω之间。该导电粒子粒径大小与添加量关系电阻值高低，例如将与高分子黏弹性物质配方比(PHR)为2的纳米碳管与配方比(PHR)为28碳黑混合，其电阻值为104Ω，相对的，纯碳黑配方比(PHR)须达85以上才能达到104Ω，本发明各成分采用不同配方比及不同粒径大小的导电粒子以获得需求电特性，例如可用于轮胎测量、传输讯号及电力等。
Description
技术领域
本发明涉及一种具导电性复合胶体，特别是指将高分子黏弹性物质与非导电粒子及导电粒子混合的胶体，以改变其电阻值，使其可用于轮胎的电特性的测量、传输讯号及传输电力等用途。
背景技术
早期使用于轮胎的胶体都仅是单纯的高分子聚合物。例如欧洲专利第EP2397347号「Method for making pneumatic tire with foam noise damper and tire with foamnoise damper」，该专利是利用胶体将吸音材黏着在轮胎上，以消除轮胎行驶过程中，因路面地高低不平所产生的共振噪音，该专利的胶体包括：硅胶黏着剂、聚乙烯、聚丙烯等成分。
近来为了增加橡胶在放静电的用途，有在橡胶中添加导电粒子，使其具有导电性，用来传递电讯号。例如美国专利第 US09249284号「RUBBER COMPOSITION FOR TIRE, ANDPNEUMATIC TIRE」，该专利的导电橡胶包括100质量份的橡胶成分，硫含量为30ppm以下的硫为1.0〜3.5质量份，0.5〜15质量份的DBP为300ml / 100g以上且铁含量为60ppm以上的导电性碳黑，体积电阻率为1.0×108Ω·cm以下。
虽然前述专利指出了在橡胶中添加碳黑，使橡胶具有1.0×108Ω·cm以下的导电性的特征，但添加不同比例的导电粒子可以控制橡胶的电导率以具有不同功效，且导电粒子的粒径大小会影响整体导电的表面积，进而在相同电阻值之下，影响添加导电粒子的占比，而过多导电粒子的占比则会影响橡胶的黏弹性与橡胶特性，例如当橡胶使用于胎面部时，由于胎面部与地面磨擦，因此橡胶必须具较高的硬度，以抵抗因为与地面摩擦产生的磨耗，而当橡胶使用于胎边部时，由于胎边部不会与地面产生摩擦，因此可采用较低硬度但较高黏性的橡胶，避免橡胶自胎边部脱落。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种具导电性复合胶体，用于涂覆在一轮胎上，通过将高分子黏弹性物质与非导电粒子及导电粒子混合的胶体，以改变其电阻值，使其可用于轮胎的电特性的量测、传输讯号及传输电力等用途。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段。
一种具导电性复合胶体，该具导电性复合胶体包括：一高分子黏弹性物质与一导电粒子混合，该导电粒子使用于磨耗时，其粒径大小介于1纳米至22微米之间，该导电粒子使用于挠曲时，其粒径大小介于20微米至60微米之间，当该具导电性复合胶体使用于该轮胎的磨耗时，该具导电性复合胶体的硬度为萧氏硬度介于50至75之间，当该具导电性复合胶体使用于该轮胎的挠曲时，该具导电性复合胶体的硬度为萧氏硬度介于45至55之间，当该具导电性复合胶体使用于该轮胎的一胎边部时，该具导电性复合胶体的硬度为萧氏硬度介于45至60之间，该具导电性复合胶体的电阻介于104Ω至10-1Ω之间。
进一步，该具导电性复合胶体的容许工作温度介于负80℃至220℃之间。
进一步，包含一非导电粒子，且该非导电粒子的配方比(PHR)介于0.5至15之间。
进一步，该导电粒子的配方比(PHR)介于2至110之间，且电阻介于104Ω至10-1Ω之间。
进一步，该导电粒子的配方比(PHR)介于3至150之间，且电阻介于102Ω至10-1Ω之间。
进一步，该导电粒子的成分选自下列之一或组合：金、银、铜、记忆合金、锌、铁、钴、镍、金属箔片、金属粉、金属纤维、铝、铯、钯、石墨、石墨烯、碳纤维、纳米碳管、碳簇或纳米球。
进一步，该非导电粒子的成分选自下列之一或组合：石英、氧化硅、碘、硫、磷、稀土元素。
根据上述技术特征可达成以下功效：
1.添加不同配方比的导电粒子，可以在达到适用的电阻值之下，仍维持具导电性复合胶体可用的黏弹性与橡胶特性(例如具备橡胶弹性、可挠曲性、耐磨性等)。
2.借由添加不同配方比的导电粒子，及根据不同的电特性需求使用不同的电阻值，如此将不会添加过量或过少的导电粒子，以维持导电性复合胶体在轮胎对应部位的橡胶特性。
3.导电粒子的粒径大小会影响橡胶的特性，太大粒径会造成因外力而电性变化较大，较小粒径则较为稳定，本发明使用的粒径是较佳的范围。
4.轮胎材料分为两个部分，一个是胎面材料一个是胎体材料。胎体材料需要挠曲大的材料，所需要的导电粒子(例如碳材，需使用微米级大小)，要求较大的粒径。胎面材料需耐磨性，需要较小的粒径来达到性能要求。
5.本发明的具导电性复合胶体容许工作温度介于负80℃至220℃之间，在此温度区间内该具导电性复合胶体不会丧失胶料导电功效。
具体实施方式
综合上述技术特征，本发明的具导电性复合胶体的主要功效将可于下述实施例清楚呈现。
本实施例的具导电性复合胶体为轮胎使用的橡胶，用于涂覆在一轮胎上，其工作温度较佳的是容许范围介于负80℃至220℃之间，使该具导电性复合胶体即使在极低温或极高温的恶劣环境下仍可使用，不会丧失胶体的黏弹性及导电功效。该具导电性复合胶体成分包括有：一高分子黏弹性物质、一导电粒子与一非导电粒子混合。
由于该导电粒子的粒径大小会影响胶体的特性，太大的粒径会造成因外力而电性变化较大，较小的粒径则较为稳定，并且轮胎材料大抵分为两个部分，一个是胎面材料，一个是胎体材料。胎体材料需要挠曲大的材料，所需要的导电粒子要求较大的粒径(例如使用微米级大小的碳材)；胎面材料需耐磨性，因此需要较小的粒径来达到性能要求。因此当该导电粒子使用于磨耗时，采用的粒径大小介于1纳米至22微米之间，当该导电粒子适用于挠曲时，采用的粒径大小介于20微米至60微米之间。具体而言，当该具导电性复合胶体使用于该轮胎的磨耗时，其硬度需求为萧氏硬度介于50至75之间，当该具导电性复合胶体使用于该轮胎的挠曲时，其硬度为萧氏硬度介于45至55之间，当该具导电性复合胶体使用于该轮胎的一胎边部时，其硬度为萧氏硬度介于45至60之间。上述萧氏硬度仅是本实施例使用的测试标准，然而不限于此，也可以采用其它硬度测试标准，例如萧氏硬度50大约等同于洛氏硬度36.6，因此胶体的硬度根据使用的测试标准不同会有不同的数据。
而该非导电粒子的用途是要维持胶料的耐磨性、黏弹性、干湿抓性，降低导电粒子影响胶体的物理特性。其中，该非导电粒子的配方比(PHR)介于0.5至15之间。
实施例中，该具导电性复合胶体为该高分子黏弹性物质的基体与该导电粒子以配方比(PHR)介于1至150之间混合，使该具导电性复合胶体的电阻介于104Ω至10-1Ω之间。其中，该导电粒子的成分选自下列之一或组合：金、银、铜、记忆合金、锌、铁、钴、镍、金属箔片、金属粉、金属纤维、铝、铯、钯、石墨、石墨烯、碳纤维、纳米碳管、碳簇或纳米球，该非导电粒子的成分选自下列之一或组合：石英、氧化硅、碘、硫、磷、稀土元素。
而要特别说明的是：当该具导电性复合胶体用于轮胎的物理特性测量时，该具导电性复合胶体中，该导电粒子的配方比(PHR)介于2至110之间，且电阻介于104Ω至10-1Ω之间。当该具导电性复合胶体用于轮胎的讯号传输及传输电力时，该具导电性复合胶体中，该导电粒子的配方比(PHR)介于3至150之间，且电阻介于102Ω至10-1Ω之间。
根据上述各不同用途添加适当不同配方比(PHR)的导电粒子，可以在达到适用的电阻值之下，仍维持具导电性复合胶体可用的黏弹性与使用部位的橡胶特性。并且根据传递不同的电讯号，分别提出适用的电阻值，如此将不会添加过量或过少的导电粒子，影响该具导电性复合胶体使用在轮胎时对应部位的橡胶特性。
综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明权利要求范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。
Claims (7)
1.一种具导电性复合胶体，用于涂覆在一轮胎上，其特征在于，该具导电性复合胶体包括： 一高分子黏弹性物质与一导电粒子混合，该具导电性复合胶体使用于磨耗时，该导电粒子粒径大小介于1纳米至22微米之间，该具导电性复合胶体使用于挠曲时，该导电粒子粒径大小介于20微米至60微米之间，当该具导电性复合胶体使用于该轮胎的磨耗时，该具导电性复合胶体的硬度为萧氏硬度介于50至75之间，当该具导电性复合胶体使用于该轮胎的挠曲时，该具导电性复合胶体的硬度为萧氏硬度介于45至55之间，当该具导电性复合胶体使用于该轮胎的一胎边部时，该具导电性复合胶体的硬度为萧氏硬度介于45至60之间，该具导电性复合胶体的电阻介于104Ω至10-1Ω之间。
2.如权利要求1所述的具导电性复合胶体，其特征在于：该具导电性复合胶体的容许工作温度介于负80℃至220℃之间。
3.如权利要求1所述的具导电性复合胶体，其特征在于：进一步包含一非导电粒子，且该非导电粒子的配方比介于0.5至15之间。
4.如权利要求1所述的具导电性复合胶体，其特征在于：该导电粒子的配方比介于2至110之间，且电阻介于104Ω至10-1Ω之间。
5.如权利要求1所述的具导电性复合胶体，其特征在于：该导电粒子的配方比介于3至150之间，且电阻介于102Ω至10-1Ω之间。
6.如权利要求1所述的具导电性复合胶体，其特征在于：该导电粒子的成分选自下列之一或组合：金、银、铜、记忆合金、锌、铁、钴、镍、金属箔片、金属粉、金属纤维、铝、铯、钯、石墨、石墨烯、碳纤维、纳米碳管、碳簇或纳米球。
7.如权利要求3所述的具导电性复合胶体，其特征在于：该非导电粒子的成分选自下列之一或组合：石英、氧化硅、碘、硫、磷、稀土元素。
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2019
- 2019-02-21 CN CN201910129207.1A patent/CN111592676A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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| 王永军等: "白炭黑/热解炭黑并用对胎侧胶料性能的影响", 《特种橡胶制品》 * |
| 王永军等: "白炭黑/热解炭黑并用对胎侧胶料性能的影响", 《特种橡胶制品》, 31 October 2015 (2015-10-31), pages 20 - 24 * |
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