[發(fā)明專利]基于石墨烯/丁腈橡膠復(fù)合的羅拉皮輥及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610821528.4
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106633240A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲麗君;田明偉;周珍卉;趙洪濤;朱士鳳;陳國華
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08K13/02;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/06;C08K5/134;C08K5/132;C08K5/524;C08K3/26;C08K3/04;C08K3/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于羅拉皮輥材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于石墨烯/丁腈橡膠復(fù)合的羅拉皮輥及其制備方法。

背景技術(shù)

紡紗機(jī)械上所用的上羅拉，大多是表面包覆彈性物的，俗稱皮輥，在紡織技術(shù)領(lǐng)域，羅拉皮輥一般用于羅拉牽伸機(jī)、針梳機(jī)、精梳機(jī)、粗紗機(jī)、細(xì)紗機(jī)、布料的無靜電拉伸等。在使用時，將羅拉皮套筒套于輥體上，使羅拉皮套筒隨著輥體的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，羅拉皮套筒的內(nèi)側(cè)設(shè)有花紋，以防止羅拉皮套筒與輥體之間發(fā)生滑動。但是，由于傳統(tǒng)的羅拉皮輥彈性和耐磨性較差，羅拉皮輥長時間工作之后會因?yàn)槟Σ辽鸁岫鴾囟壬撸瑢?dǎo)致羅拉皮套筒的內(nèi)徑變大，進(jìn)而使羅拉皮套筒與輥體之間的縫隙加大，從而產(chǎn)生松動，羅拉皮套筒不再隨著輥體轉(zhuǎn)動，使用壽命短，紡出的紗線粗細(xì)不均，產(chǎn)品質(zhì)量難以提高。

丁腈橡膠是用于制備羅拉皮輥的主要原料，它是由丁二烯和丙烯腈經(jīng)乳液聚合法制得的，主要采用低溫乳液聚合法生產(chǎn)，其分子鏈中含有不飽和雙鍵和極性基團(tuán)，因而具有極好的耐油、耐磨、耐老化等性能，主要用于制造耐油橡膠制品，被廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、交通工具等諸多領(lǐng)域，但是，丁腈橡膠的彈性和強(qiáng)度稍低，并且在實(shí)際使用過程中，丁腈橡膠由于具有較低的電導(dǎo)率，從而容易產(chǎn)生電荷集聚，靜電現(xiàn)象很明顯，因此，在紡織羅拉皮輥使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)紗線飛花及毛絮嚴(yán)重的現(xiàn)象，對紗線加工環(huán)境造成影響。

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯具有完美的二維晶體結(jié)構(gòu)，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層，碳原子之間由σ鍵連接，結(jié)合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)剛性，石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強(qiáng)100倍，甚至還要超過鉆石，石墨烯既是最薄的材料，也是最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍；同時，它又有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20％，它是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料；在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動，且運(yùn)動速度高達(dá)光速的1/300，賦予了石墨烯良好的導(dǎo)電性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出了一種基于石墨烯/丁腈橡膠復(fù)合的羅拉皮輥及其制備方法，該制備方法制得的羅拉皮輥，不僅提高了羅拉皮輥的彈性和機(jī)械強(qiáng)度，而且提高了羅拉皮輥的電導(dǎo)率，對纖維在紡紗、織造過程中產(chǎn)生的電荷實(shí)現(xiàn)很好的消除，實(shí)現(xiàn)抗靜電的效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

基于石墨烯/丁腈橡膠復(fù)合的羅拉皮輥，所述羅拉皮輥包括以下重量份數(shù)的組分：丁腈橡膠80-100份、氧化鋅5-8份、硬脂酸1-5份、防老劑1-3份、促進(jìn)劑NOBS 1-2份、硫磺1-3份、補(bǔ)強(qiáng)填充劑30-50份、功能助劑0.1-20份。

進(jìn)一步的，所述防老劑為水楊酸苯酯、二苯甲酮和亞磷酸酯中的任意一種或兩種以上以任意比例混合而成。

進(jìn)一步的，所述補(bǔ)強(qiáng)填充劑為碳酸鈣、二氧化鈦和導(dǎo)電炭黑中的任意一種或兩種以上以任意比例混合而成。

進(jìn)一步的，所述補(bǔ)強(qiáng)填充劑由碳酸鈣∶二氧化鈦∶導(dǎo)電炭黑以2∶1∶3的重量比混合而成。

進(jìn)一步的，所述功能助劑為為石墨烯、導(dǎo)電石墨和導(dǎo)電云母中的任意一種或兩種以上以任意比例混合而成。

進(jìn)一步的，所述羅拉皮輥包括以下重量份數(shù)的組分：丁腈橡膠100份、氧化鋅6份、硬脂酸3份、二甲苯酮2份、促進(jìn)劑NOBS 2份、硫磺3份、補(bǔ)強(qiáng)填充劑30份、功能助劑5份。

本發(fā)明還提供了一種基于石墨烯/丁腈橡膠復(fù)合的羅拉皮輥的制備方法，按照上述重量份數(shù)稱取各原料，在開煉機(jī)上混煉，具體包括以下步驟：

(1)將丁腈橡膠投入開煉機(jī)中，以150-250rpm的攪拌速度塑煉30-35min得到橡膠主料，然后于80-95℃混煉30-40min；

(2)然后將氧化鋅、硬脂酸和防老劑投入開煉機(jī)中，以180-280rpm的攪拌速度塑煉40-55min，然后于85-100℃混煉40-50min；

(3)然后將補(bǔ)強(qiáng)填充劑投入開煉機(jī)中，以150-250rpm的攪拌速度塑煉40-55min，然后于85-105℃混煉40-50min；

(4)再將功能助劑投入開煉機(jī)中，以200-350rpm的攪拌速度塑煉50-60min，然后于80-95℃混煉40-50min；