，如銀粉、銅粉、鎳粉等，也不如碳納米 管、石墨烯、碳纖維等，但是所述導(dǎo)電炭黑粒子小、比表面積大，且其表面含有有機基團，離 子表面層粗糙，表面活性大。因此，相比其他導(dǎo)電填料，本發(fā)明實施例所述導(dǎo)電炭黑更容易 在橡膠基體中分散，且能夠與所述橡膠基體產(chǎn)生較強的界面作用力，這兩點對于應(yīng)力應(yīng)變 傳感器靜態(tài)下的電阻一致性，動態(tài)下的電阻回復(fù)性、重復(fù)性以及穩(wěn)定性，具有非常重要的作 用。此外，所述導(dǎo)電炭黑不僅可以提高導(dǎo)電橡膠的應(yīng)變-電阻特性，而且價格便宜，對填充的 所述橡膠基體有補強作用使其機械力學(xué)性能優(yōu)良，并且能提高所述橡膠基體的耐候性、耐 疲勞性、耐老化性和耐磨性，因而以所述導(dǎo)電炭黑作為導(dǎo)電填料制得的導(dǎo)電橡膠綜合性能 非常好。
[0040] 本發(fā)明實施例所述導(dǎo)電炭黑的導(dǎo)電性能與粒徑、比表面積、結(jié)構(gòu)性有關(guān)。具體的， 所述導(dǎo)電炭黑的粒徑越小，其比表面積就越大，顆粒間接觸形成導(dǎo)電通路的可能性越大;所 述導(dǎo)電炭黑的粒徑越小、比表面積越大，炭黑越容易團聚，分散越困難。作為優(yōu)選實施例，所 述導(dǎo)電炭黑的粒徑D為10_60nm 〇
[0041] 所述導(dǎo)電炭黑的比表面積越大，其表面的豐富官能團與橡膠基體的作用越強，形 成的導(dǎo)電橡膠材料的電阻穩(wěn)定性越好，特別是應(yīng)變-電阻效應(yīng)的穩(wěn)定性和可回復(fù)性越好。所 述導(dǎo)電炭黑的比表面積S用BET法測量，比表面積的單位用m 2/g表示。作為優(yōu)選實施例，所述 導(dǎo)電炭黑的比表面積S為50-1500m2/g。
[0042] 所述導(dǎo)電炭黑的結(jié)構(gòu)性，主要表現(xiàn)為一次結(jié)構(gòu)和二次結(jié)構(gòu)。一次結(jié)構(gòu)是指生成炭 黑的初始粒子，這些粒子的粒徑越小，補強效果越好，但分散性差。二次結(jié)構(gòu)是指炭黑的聚 集體，它是由一次結(jié)構(gòu)的初始粒子聚集形成的葡萄狀結(jié)構(gòu)，二次結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，補強效果越 好，易于分散。所述導(dǎo)電炭黑的結(jié)構(gòu)性是指炭黑在生成過程中處于高溫火焰區(qū)，粒子連接成 長鏈并恪接在一起而成為三度空間的聚集傾向。所述導(dǎo)電炭黑的結(jié)構(gòu)性越高，表示炭黑粒 子間聚集成長鏈狀的傾向越強，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，使炭黑越易形成導(dǎo)電通道，達到逾滲閾值所需 的填充量越低。所述導(dǎo)電炭黑的結(jié)構(gòu)性，用吸油值DBP表征，單位cm 3/100g。作為優(yōu)選實施 例，所述導(dǎo)電炭黑的吸油值為100_500cm3/100g。
[0043] 因此，選擇合適的炭黑粒徑、比表面積和結(jié)構(gòu)性對導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電性能、應(yīng)變-電 阻效應(yīng)的穩(wěn)定性能有著重要的影響。以比表面積S與粒徑D之比值，表征導(dǎo)電炭黑在橡膠基 體中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的能力以及炭黑與橡膠基體間的相互作用。具體的，若S/D<1，此時所述 導(dǎo)電炭黑的粒徑大或者比表面積較小，這表明所述導(dǎo)電炭黑形成導(dǎo)電鏈的能力不足，且所 述導(dǎo)電炭黑與所述橡膠基體間的界面作用力小，這將導(dǎo)致導(dǎo)電橡膠材料的應(yīng)變-電阻效應(yīng) 的穩(wěn)定性、回復(fù)性以及重復(fù)性不足;若S/D過大，例如>100,此時的所述導(dǎo)電炭黑粒徑較小、 且比表面積非常大，這表明炭黑的導(dǎo)電能力較強且與橡膠基體間的界面作用很強，雖然可 以獲得較好應(yīng)變-電阻穩(wěn)定性、回復(fù)性和重復(fù)性，但是過大的界面作用導(dǎo)致導(dǎo)電橡膠的應(yīng) 變-電阻變化的強度較弱，即在一定的應(yīng)變條件下的電阻變化倍數(shù)較小。因此，需要選擇合 適參數(shù)的導(dǎo)電炭黑才能獲得良好的應(yīng)變-電阻效應(yīng)的導(dǎo)電橡膠材料。作為優(yōu)選實施例，所述 導(dǎo)電炭黑的S/D范圍為:1 <S/D< 100,此時可以獲得較優(yōu)的結(jié)果。
[0044] 作為最佳實施例，所述導(dǎo)電炭黑的粒徑D為10-60nm、吸油值為100-500cm3/100g、 比表面積S為50-1500m 2/g，其所述導(dǎo)電炭黑的S/D范圍為：1 <S/D< 100。
[0045] 作為本發(fā)明具體實施例，所述導(dǎo)電炭黑的重量份數(shù)為5-50份，可包括5份、10份、20 份、30份、40份、50份等具體份數(shù)。
[0046] 作為優(yōu)選實施例，所述含銀導(dǎo)電填料為純銀粉和鍍銀導(dǎo)電顆粒中的至少一種。本 發(fā)明實施例以銀粉或者鍍銀粉作為導(dǎo)電填料得到的導(dǎo)電橡膠或者應(yīng)變型傳感器，具有快速 的應(yīng)變-電阻響應(yīng)能力，即對傳感器施加作用力使其產(chǎn)生形變時其電阻值快速出現(xiàn)變化，而 當外力撤銷傳感器形變回復(fù)時，其電阻值能夠快速回復(fù)，電阻值相比形變的滯后性小。其 中，所述純銀粉，具有1.6Χ10- 6Ω .cm的電阻率，本發(fā)明實施例更優(yōu)選為鍍銀導(dǎo)電顆粒。優(yōu)選 的，所述鍍銀導(dǎo)電顆粒的粒徑為〇.5-50μπι，電阻率< 10-3Ω .cm，銀鍍層的厚度2 l〇nm。該優(yōu) 選的所述鍍銀導(dǎo)電顆粒具有更好地導(dǎo)電性能和導(dǎo)電穩(wěn)定性能。
[0047] 具體的，所述鍍銀導(dǎo)電顆粒包括鍍銀的金屬導(dǎo)電顆粒和鍍銀的非金屬導(dǎo)電顆粒， 所述金屬導(dǎo)電顆粒、非金屬導(dǎo)電顆粒為微米級或納米級顆粒，進一步優(yōu)選為鍍銀的非金屬 導(dǎo)電顆粒。其中，所述非金屬導(dǎo)電顆粒為金屬硅酸鹽、金屬碳化物、金屬氮化物、有機聚合 物、碳顆粒中的至少一種。本發(fā)明實施例以非金屬基材表面鍍銀，當鍍層厚度和鍍銀顆粒適 當可以做到接近純銀的電阻率，因此能夠以較少的填充量獲得所需要的導(dǎo)電橡膠電阻值。 所述含銀導(dǎo)電填料，特別是以非金屬基材表面鍍銀作為導(dǎo)電填料，相比其他常見的金屬導(dǎo) 電填料，如銅粉、鎳粉、鋁粉、鐵粉或者金屬氧化物，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化能力強的優(yōu) 點；相比碳系填料，如石墨、炭黑相比，具有更低的電阻率，更容易獲得低電阻率的導(dǎo)電橡 膠。作為較佳實施例，所述非金屬導(dǎo)電顆粒為聚合物微球、空心玻璃微珠、玻璃纖維、云母 粉、滑石粉、石墨粉中的至少一種。
[0048]本發(fā)明實施例中，當使用含所述含銀導(dǎo)電填料時，優(yōu)選添加偶聯(lián)劑。所述偶聯(lián)劑的 分子結(jié)構(gòu)中同時含有親無機物和親有機物的官能團，可以改善所述橡膠基體與所述含銀導(dǎo) 電填料之間的界面性能，增強界面之間相互作用，提高本發(fā)明實施例應(yīng)變傳感器的電阻穩(wěn) 定性。所述偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑，更優(yōu)選乙烯基三乙氧基硅烷(Α151)、γ_氨丙基三乙氧 基硅烷(ΚΗ550)。
[0049]作為本發(fā)明具體實施例，所述含銀導(dǎo)電填料的重量份數(shù)為20-100份，可包括20份、 30份、40份、50份、60份、70份、80份、90份、100份、110份、120份、130份、140份、150份等具體 份數(shù)。
[0050] 本發(fā)明實施例中，盡管所述導(dǎo)電炭黑粒子小，比表面積大，離子表面層粗糙，表面 含有有機基團，表面活性大，容易在橡膠基體中分散，且能夠與橡膠基體產(chǎn)生較強的界面作 用力，因而賦予應(yīng)力應(yīng)變傳感器靜態(tài)下的電阻一致性，動態(tài)下的電阻回復(fù)性、重復(fù)性以及穩(wěn) 定性，但是應(yīng)變-電阻響應(yīng)不夠快速;而添加所述含銀導(dǎo)電填料后、特別是以非金屬基材表 面鍍銀作為導(dǎo)電填料，不但能夠以較少的填充量獲得所需要的導(dǎo)電橡膠電阻值，同時獲得 快速的應(yīng)變-電阻響應(yīng)。因此，本發(fā)明的技術(shù)方案以導(dǎo)電炭黑和含銀導(dǎo)電顆粒共同作為應(yīng)變 傳感器的敏感材料的導(dǎo)電填料，可以同時發(fā)揮各自的優(yōu)點，彌補各自不足，獲得綜合性能上 的提升。
[0051] 本發(fā)明實施例所述導(dǎo)電橡膠基體采用輻射法實現(xiàn)硫化交聯(lián)。具體的，本發(fā)明實施 例輻射交聯(lián)為采用高能電子束輻射或γ射線輻射的方法將橡膠大分子鏈交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明實施例所述輻射交聯(lián)屬于自由基機理的交聯(lián)反應(yīng)，形成的碳-碳(c-c)鍵相比使用硫 磺交聯(lián)形成的過硫鍵，具有更好的耐熱氧老化性能和化學(xué)穩(wěn)定性能。一般的，采用硫磺或有 機過氧化物作為交聯(lián)劑對橡膠進行化學(xué)交聯(lián)，由于受到交聯(lián)劑的精確計量及分散水平、模 具或烤箱溫度的精確控制、反應(yīng)時間及反應(yīng)程度、制品厚度及傳熱效果等各種因素的影響， 交聯(lián)度很難準確控制。與化學(xué)交聯(lián)法相比，采用輻照技術(shù)對橡膠進行交聯(lián)，可以通過控制吸 收劑量隨意的調(diào)控橡膠的交聯(lián)度，且電子束或γ射線可以穿透橡膠膠層，使得橡膠整體交 聯(lián)度一致均勻，不會出現(xiàn)化學(xué)法交聯(lián)時橡膠內(nèi)外膠層由于傳熱效果的差別導(dǎo)致的內(nèi)外層交 聯(lián)度差異的問題。本發(fā)明實施例所述導(dǎo)電橡膠材料交聯(lián)度的可控與交聯(lián)度均勻性，用作敏 感單元材料時，可以實現(xiàn)應(yīng)變型傳感器的電阻值的分布的一致性，特別是電阻電容等電信 號在外力作用下的變化的靈敏性、穩(wěn)定性、回復(fù)性等性能。另外，輻射交聯(lián)法比化學(xué)交聯(lián)法 具有更為方便和有效的控制導(dǎo)電橡膠的電阻分布、交聯(lián)度和交聯(lián)均勻度的能力。此外，由于 橡膠輻射交聯(lián)法的配方體系不含有會產(chǎn)生亞硝胺(一種致癌物質(zhì)）的硫化促進劑，因而更環(huán) 保，可以更好的應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，跟人體直接接觸進行生物力學(xué)方面的信號測量與傳感。
[0052] 本發(fā)明實施例中，輻照劑量對本發(fā)明實施例電子束或γ射線輻射交聯(lián)影響較大， 具體的，當輻照劑量低于5Mrad時，橡膠交聯(lián)度不足，不僅機械力學(xué)性能差而且橡膠回彈性 差，從而導(dǎo)致應(yīng)變傳感器的電阻回復(fù)能力差；當劑量高于30Mrad時，橡膠材料的機械力學(xué)性 能變差、柔性和彈性下降，因為橡膠受到輻射而發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的同時也會發(fā)生降解反應(yīng)，只 是反應(yīng)速率不同，在劑量低于30Mrad時，以交聯(lián)反應(yīng)為主，而當劑量高于30Mrad時，降解反 應(yīng)進一步增加甚至變成主反應(yīng)，降低橡膠的柔性和彈性。作為優(yōu)選實施例，所述高能電子束 或γ射線的輻照劑