打印机胶辊用导电橡胶材料的研究

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近年来,激光打印机需求量迅速上升,而作为打印耗材的打印机胶辊的需求量也随着与日俱增。目前国内尚无具有自主知识产权的显影胶辊和充电胶辊的生产能力,市场上该类产品几乎全被日本垄断。由于用于胶辊的橡胶材料主要是氯醚橡胶,氯醚橡胶具有价格昂贵,加工温度高等缺点,从而造成打印机价廉而打印耗材价高的局面。同时,充电胶辊与显影胶辊对印刷品的质量和稳定性影响非常大,它们在工作时会产生静电,静电的堆积会影响打印效果和使用寿命,因而通过对用于打印机胶辊的导电橡胶材料的研究,优化导电橡胶材料的配方,降低胶辊生产成本,对打印机市场具有十分重要的意义。本文采用天然橡胶(NR),丁腈橡胶(NBR)等为主要基体材料,研究了硫化体系、橡胶并用及乙炔炭黑的表面改性对显影胶辊和充电胶辊用导电橡胶材料导电性能、力学性能和加工性能的影响。研究结果表明,以天然橡胶为基体时,单独使用硫磺硫化体系比使用DCP与硫磺复合硫化体系速度快,效率高。导电橡胶材料的导电性能随着乙炔炭黑用量增加而提升,乙炔炭黑适宜用量为15-20份,硫磺用量的增加在一定程度上有利于导电性能及力学性能的提高,用量适宜为1-2份。而橡胶黏合剂RH的加入不利于导电性能的提升。氧化锌与硬脂酸的用量分别为4份、2份时,导电橡胶材料具有较好的加工性能和导电性能。导电橡胶材料的电阻值随着温度的升高而增大,呈现出正温度系数(PTC)效应。热处理时间及测试电压的不同对于导电橡胶材料的导电性能均有一定的影响。以丁腈橡胶为基体时,导电橡胶材料的导电性能随着乙炔炭黑及硫磺用量的增加而提高,乙炔炭黑及硫磺适宜用量分别为25-30份及1-2份,而RH的加入会降低导电橡胶材料的导电性能,但对于力学性能有一定的提升,其适宜用量不超过2份。导电橡胶材料的电阻值随着温度的升高而下降,呈现出负温度系数(NTC)效应。电阻值随着热处理时间的增加而趋于稳定,乙炔炭黑用量越大,导电性能越快趋于稳定。而乙炔炭黑的用量越大,测试电压对导电性能的影响性越大。NR与三元乙丙橡胶(EPDM)并用对提高材料导电性能作用不明显,NR与丁苯橡胶(SBR)并用有利于导电性能的提升,而NBR与EPDM并用时不利于导电性能的提升的。采用硅烷偶联剂KH570对乙炔炭黑进行表面改性,能降低导电橡胶材料的电阻值,提高导电性能,十二烷基硫酸钠的加入对于导电性能的提升也有一定的作用。KH570的适宜用量为2-4份。加入少量RH时能有效抑制喷霜现象,但是当RH用量较大时也会有少量的喷霜,可能是由于自身的析出造成,RH适宜用量不超过2份。
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