一種石墨烯改性的耐磨橡膠的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠材料領(lǐng)域，尤其涉及一種提高橡膠的耐磨性，拉伸強(qiáng)度的石墨烯 改性的耐磨橡膠。
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠是具有可逆形變的高彈性聚合物材料，在室溫下富有彈性，在很小的外力作 用下能產(chǎn)生較大形變，除去外力后能恢復(fù)原狀。橡膠的分子鏈可以交聯(lián)，交聯(lián)后的橡膠受外 力作用發(fā)生變形時，具有迅速復(fù)原的能力，并具有較佳的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。橡膠 是橡膠工業(yè)的基本原料，廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。傳統(tǒng)的 橡膠制品不耐候、不經(jīng)用、耐摩擦性能低、容易龜裂、拉伸強(qiáng)度差，使得橡膠制品的使用壽命 短、成本較高。
[0003] 2004年英國曼徹斯頓大學(xué)的Geim和Novoselov通過膠帶剝離高定向石墨獲得了 獨(dú)立存在的二維石墨?。℅ra_phene，GN)晶體以來，石墨稀已經(jīng)成為材料科學(xué)領(lǐng)域極受關(guān)注 的研究熱點(diǎn)之一。石墨烯，實(shí)際上就是單原子層的石墨，它擁有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力 學(xué)、熱力學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性能。
[0004] 石墨烯是目前世界上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，至吸 收2. 3%的光，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m?k，高于碳納米管和金剛石。石墨稀是一種由碳原子 構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，具有強(qiáng)度高，比表面積大，高化學(xué)反應(yīng)活性，高填充性的特 點(diǎn)。
[0005] 中國專利公布號CN102093607A，公布日2011年6月15日，名稱為一種高強(qiáng)度高彈 性耐油橡膠，該申請案公開了一種高強(qiáng)度高彈性耐油橡膠，由氫化丁腈橡膠100份、熱穩(wěn)定 劑10-20份、增塑劑10-15份、補(bǔ)強(qiáng)劑10-25份、硫化劑1-2份、助交聯(lián)劑1-5份、過氧化物 硫化劑2-5份組成。其不足之處在于，該配方生產(chǎn)出來的橡膠耐熱性能、耐油性能效果佳但 是其韌性，耐摩擦性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于為了解決傳統(tǒng)的橡膠制品不耐候、不經(jīng)用、耐摩擦性能低、容易 龜裂、拉伸強(qiáng)度差，使得橡膠制品的使用壽命短、成本較高的缺陷而提供一種提高橡膠的耐 磨性，拉伸強(qiáng)度的石墨烯改性的耐磨橡膠。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種石墨稀改性的耐磨橡膠，包括合成橡膠、硫化促進(jìn)劑、填充料、增塑劑，所述耐磨橡 膠還包括石墨烯與助劑，各組分在橡膠中的重量百分比分別為合成橡膠48. 9-56. 5%、硫化 促進(jìn)劑1. 5-2. 5%、石墨烯8-18%、填充料25-30%、增塑劑1. 5-5%與助劑0. 1-3%。在本技術(shù) 方案中，石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，具有強(qiáng)度高，比表面積大， 高化學(xué)反應(yīng)活性，高填充性的特點(diǎn)；在橡膠中加入石墨烯提高橡膠的強(qiáng)度，石墨烯潤滑效果 好，因此可提高橡膠的耐摩擦性。
[0008] 作為優(yōu)選，助劑為聚酰亞胺纖維、N，N-二乙基乙醇胺、光催化劑二氧化鈦與石棉 纖維的混合物。在本技術(shù)方案中，石棉纖維與聚酰亞胺纖維的加入可以使得橡膠的耐熱性 顯著提高，提高橡膠的韌性，提高橡膠的耐蝕性，使得橡膠的耐摩擦性能增加；納米二氧化 鈦具有良好的光催化活性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無二次污染、安全無毒等優(yōu)點(diǎn)，在自然光 照射的條件下就能夠催化分解細(xì)菌和污染物，長期存在于自然環(huán)境中具有優(yōu)異的環(huán)境友好 性，N，N-二乙基乙醇胺使得石墨烯在體系中分散性更好以及更加均勻。
[0009] 作為優(yōu)選，聚酰亞胺纖維、N，N_二乙基乙醇胺、光催化劑二氧化鈦與石棉纖維的質(zhì) 量比為 1:2 :1_3 :1_5。
[0010] 作為優(yōu)選，石墨烯為粒徑分布于10納米-100微米的黑色粉末，是由單層-1000層 相平行或接近于平行的石墨烯片層構(gòu)成的碳質(zhì)材料，比表面積為50-1500m2 /g。
[0011] 作為優(yōu)選，所述石墨烯中，碳元素與非碳元素質(zhì)量比大于4:1，非碳元素選自氟、 氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中一種或幾種。
[0012] 作為優(yōu)選，合成橡膠選自丁腈橡膠、硅橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、乙丙 橡膠、氯丁橡膠中的一種或幾種，填充料選自炭黑、碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鋅、鈦白粉、滑石粉 中的一種或幾種。
[0013] 作為優(yōu)選，所述石墨烯還包含有各種官能團(tuán)的改性石墨烯，如羥基、羧基、羰基、氮 基、氨基中的一種或幾種。
[0014] 作為優(yōu)選，石墨烯在加入前，在磁場強(qiáng)度5000-5250GS，同時超聲波條件下超聲分 散 30-45min。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是，在橡膠中加入石墨烯提高橡膠的強(qiáng)度，石墨烯潤滑效果好， 因此可提高橡膠的耐摩擦性；石棉纖維與聚酰亞胺纖維的加入可以使得橡膠的耐熱性顯著 提尚。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋： 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的，下述實(shí)施例中 的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0017] 本發(fā)明中涉及到的橡膠所需的原料均為市售原料，其中，合成橡膠選自丁腈橡膠、 硅橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠中的一種或幾種，填充料選自 炭黑、碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鋅、鈦白粉、滑石粉中的一種或幾種，填充料還可以是含硫酸鎂 的白云石、含硅酸鈣的硅石灰、含硫酸鹽的重晶石、石膏、含無定性炭的石黑、煤粉及其他含 硅的粉石英(硅藻土 )、石棉、葉臘石、煤矸石、油頁巖等；硫化促進(jìn)劑為納米氧化鋅或硫磺； 增塑劑購自淮南瑞盈環(huán)保材料有限公司。
[0018] 聚酰亞胺纖維鉤子江蘇省連云港市的奧神新材料有限責(zé)任公司；石棉纖維購自淶 源磊豐保溫摩擦材料有限公司。
[0019] 石墨烯原料，石墨烯粉、石墨烯漿料為市售，購自寧波墨西科技有限公司。
[0020] 石墨烯為粒徑分布于10納米-100微米的黑色粉末，是由單層-1000層相平行或 接近于平行的石墨烯片層構(gòu)成的碳質(zhì)材料，比表面積為50-1500m2/g;碳元素與非碳元素 質(zhì)量比大于4:1，非碳元素選自氟、氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中一種或幾種。
[0021] 石墨烯也可以包含有各種官能團(tuán)的改性石墨烯，如羥基、羧基、羰基、氮基、氨基中 的一種或幾種。