[發明專利]石墨烯/橡膠復合材料的制備方法、裝置及裝置的使用方法

有效

• 申請號: 201610939807.0
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106633178B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 周易文;栗付平;駱月
• 申請（專利權）人: 天津烯航石墨烯科技有限公司
• 主分類號: C08K3/04
• 分類號: C08K3/04;C08L7/02;C08L9/06;B29B7/90
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本發明石墨烯/橡膠復合材料的制備方法、裝置及該裝置的使用方法涉及一種用于制備石墨烯/橡膠復合材料的方法、裝置以及該裝置的使用方法。其目的是為了提供一種石墨烯在橡膠中分散狀態良好的石墨烯/橡膠復合材料的制備方法、裝置及該裝置的使用方法。本發明中的制備方法包括如下步驟：制備石墨烯懸浮液和橡膠溶液；將橡膠溶液噴射到石墨烯懸浮液中混合；將石墨烯/橡膠混合液烘干。本發明中的制備裝置包括殼體(1)，殼體上設有石墨烯懸浮液入口(2)、第一噴嘴(3)和第二噴嘴(4)。本發明中的上述裝置的使用方法，包括以下步驟：將殼體(1)平放；將石墨烯懸浮液注入混合室(5)；將橡膠溶液噴射到混合室(5)中；收集混合液。

技術領域

本發明涉及橡膠復合材料的加工技術領域，特別是涉及一種用于制備石墨烯/橡膠復合材料的方法、裝置以及該裝置的使用方法。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢品格的平面薄膜，其厚度僅為一個碳原子層的厚度(約0.34nm)，是目前發現的最薄的二維材料，是目前已知物質中硬度最高、強度最高(楊氏模量超過1000GPa，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍)，熱導率最高(～3000W/mK)、導電速度最快(2×10⁵cm²/Vs)、比表面積超大(高達2600m²/g)的材料。因此，石墨烯作為一種納米填料，與橡膠材料復合將帶來橡膠材料性能的大幅提升。石墨烯的高補強性，對橡膠材料有著非常高的增強效率；石墨烯的高導熱性，能大幅提高橡膠材料熱導率和耐熱性；石墨烯的超高導電性，使得少量填充的橡膠材料擁有高的電導率和更低的導電閾值，提升橡膠材料的導電性能。但石墨烯作為納米級補強材料，其提高橡膠材料性能的前提是石墨烯在橡膠基體材料內要實現納米級的分散，保證石墨烯與橡膠分子發生強相互作用。但由于石墨烯作為納米級別填料，本身粒徑小且具有極大的比表面積，石墨烯自身總是傾向凝聚。目前橡膠加工工藝常采用的雙棍機械共混法和常規攪拌法很難實現石墨烯的納米級分散，在添加的過程中石墨烯自身就發生團聚，導致石墨烯對橡膠材料的補強效果差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種石墨烯在橡膠基體材料中分散狀態良好的石墨烯/橡膠復合材料的制備方法、裝置及該裝置的使用方法。

本發明中的石墨烯/橡膠復合材料的制備方法，包括如下步驟：

制備石墨烯懸浮液和橡膠溶液；

將橡膠溶液以射流的方式噴射到石墨烯懸浮液中得到石墨烯/橡膠混合液；

將所述石墨烯/橡膠混合液烘干得到石墨烯/橡膠生膠材料。

本發明的石墨烯/橡膠復合材料的制備方法，其中所述石墨烯懸浮液采用超聲波制備，將石墨烯分散到水中，然后進行超聲波分散，制得石墨烯懸浮液。

本發明的石墨烯/橡膠復合材料的制備方法，其中所述石墨烯/橡膠混合液在60℃下的烘箱中烘干10小時后得到所述石墨烯/橡膠生膠材料。

本發明中的石墨烯/橡膠復合材料的制備裝置，包括殼體，所述殼體的內腔為混合室，所述殼體上設有與所述混合室分別連通的石墨烯懸浮液入口、第一噴嘴和第二噴嘴，所述第一噴嘴位于殼體內的一端為第一噴嘴出口，另一端為第一噴嘴進口，所述第一噴嘴出口的口徑小于第一噴嘴進口的口徑，所述第二噴嘴位于殼體內的一端為第二噴嘴進口，另一端為第二噴嘴出口，所述第二噴嘴出口的口徑小于第二噴嘴進口的口徑。

本發明中的石墨烯/橡膠復合材料的制備裝置，其中所述第一噴嘴與第二噴嘴相對且同軸設置。

本發明中的石墨烯/橡膠復合材料的制備裝置，其中所述第一噴嘴出口的側壁上開設有噴孔。

本發明中的石墨烯/橡膠復合材料的制備裝置，其中所述噴孔設為兩個或兩個以上，所述噴孔沿第一噴嘴出口的周向均勻布置。