[發(fā)明專利]石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510601547.1
• 申請日: 2015-09-19
• 公開（公告）號: CN105131359B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 吳錦榮;黃光速;李恒毅;鄭靜;謝正田;符玄
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L9/06;C08L33/08;C08K7/24;C08K3/04
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司51202
• 代理人: 呂建平

1.一種石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料，其特征在于，以石墨烯和碳納米管為填料，分散在橡膠材料基質(zhì)中形成雜化填料網(wǎng)絡，以增強橡膠材料的力學性能，橡膠材料組分構(gòu)成：橡膠材料基質(zhì)100質(zhì)量份，作為填料的石墨烯和碳納米管共0.1～20質(zhì)量份，且石墨烯與碳納米管的質(zhì)量比為(1：10)～(10：1)，通過包括以下工藝步驟的方法制備：

(1)氧化石墨烯/碳納米管雜化懸浮液的制備：根據(jù)配方量的石墨烯，將確定量的氧化石墨烯和配方量的碳納米管加入100質(zhì)量份的水中，充分混合制得氧化石墨烯/碳納米管雜化懸浮液；

(2)氧化石墨烯/碳納米管/橡膠顆粒懸浮液的制備：將步驟(1)制備的氧化石墨烯/碳納米管雜化懸浮液加入到固含量為5～70％配方量的橡膠材料基質(zhì)乳液中，充分混合后加入質(zhì)量濃度為5～80％的破乳劑0.1～100質(zhì)量份進行破乳，制得氧化石墨烯/碳納米管/橡膠顆粒懸浮液；

(3)雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料的制備：在步驟(2)制得的氧化石墨烯/碳納米管/橡膠顆粒懸浮液中加入0.1～50重量份還原劑，于20～100℃下進行還原反應，充分還原反應后進行固液分離，所得固相洗滌除去破乳劑、還原劑和未反應的組分之后經(jīng)干燥，即獲得石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強的橡膠材料。

2.如權(quán)利要求1所述的石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料，其特征在于，所述石墨烯和碳納米管共0.5～20質(zhì)量份。

3.如權(quán)利要求1所述的石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料，其特征在于，所述橡膠材料基質(zhì)選自天然膠、丁苯膠、ABS膠、丁腈膠、氯丁膠、聚氨酯、丙烯酸酯均聚物或共聚物和甲基丙烯酸酯均聚物或共聚物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料，其特征在于，所述破乳劑選自氯化鈉溶液、氯化鉀溶液、氯化鈣溶液、氯化鎂溶液、氯化鋁溶液、聚合氯化鋁溶液、氯化鐵溶液、氯化亞鐵溶液、氯化銅溶液、硫酸鈣溶液、硫酸鈉溶液、硫酸銅溶液、硫酸鐵溶液、硫酸亞鐵溶液、甲酸、醋酸、鹽酸和硫酸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料，其特征在于，所述還原劑選自肼、水合肼、二甲肼、硼氫化鈉、對苯二酚、正丁胺、乙二胺、維生素C、檸檬酸氫鈉、鐵粉、氫化鋁鋰、亞硝酸氫鈉、硫化氫和碳化鉀。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料，其特征在于，所述碳納米管為長徑比為10～1000的多壁碳納米管或單壁碳納米管，氧化石墨烯為一層或多層，直徑為50納米～500微米。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料，其特征在于，氧化石墨烯/碳納米管/橡膠顆粒懸浮液中加入0.1～50重量份還原劑于50℃～90℃下進行還原反應。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料，其特征在于，分離所得固相經(jīng)洗滌后置入真空烘箱中于20℃～180℃進行干燥。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的石墨烯/碳納米管雜化填料網(wǎng)絡增強橡膠材料，其特征在于，將確定量的氧化石墨烯和配方量的碳納米管加入100質(zhì)量份的水中機械攪拌混合1～72小時或超聲分散混合30分鐘～5小時；氧化石墨烯/碳納米管雜化懸浮液加入到固含量為5～70％配方量的橡膠材料基質(zhì)乳液中機械攪拌混合5分鐘～10小時或超聲分散混合1分鐘～2小時。