[發(fā)明專利]一種石墨烯基高耐磨丁腈橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710481208.3
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107298777B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 趙雄燕
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L65/00;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/04;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/06;C08K5/40;C08K5/18;C08K5/39;C08K5/47
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 林艷艷

本發(fā)明公開了一種石墨烯基高耐磨丁腈橡膠復合材料及其制備方法，涉及橡膠基復合材料技術領域。包括下述重量份的原料：丁腈橡膠100份，氰酸酯樹脂20～40份，石墨烯0.5～1.5份，硫化活性劑3～5份，表面活性劑0.5～2.0份，交聯(lián)劑0.5～2.5份，硫化促進劑0.5?3.5份，防老劑0.5～3.0份，補強劑10～20份；氰酸酯樹脂為雙環(huán)戊二烯雙酚型氰酸酯。制備方法：石墨烯在110～160℃下分散于氰酸酯樹脂中，形成樹脂化石墨烯；樹脂化石墨烯與丁腈橡膠經(jīng)混煉、硫化交聯(lián)后得產品。該復合材料產品性能穩(wěn)定，制備工藝簡單，易于實施，效率高，成本低，石墨烯在橡膠中分散效果好，生產過程無污染。

技術領域

本發(fā)明涉及橡膠基復合材料技術領域，尤其是一種石墨烯基高耐磨丁腈橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

石墨烯作為一種典型的二維納米材料，具有超強的機械性能、優(yōu)越的氣體阻隔性以及良好的導電、導熱性能。其作為橡膠的補強材料，少量的填充即可大幅度提升橡膠的機械性能，并且使其展現(xiàn)出良好的電、熱特性，是一種非常理想的橡膠納米填料。

橡膠材料是目前國民經(jīng)濟和高科技領域不可缺少和替代的關鍵材料之一，并廣泛應用于航空航天、軍事、交通運輸、高鐵、電子信息、能源動力以及國家重大基礎工程建設等領域，是目前國際上競爭最激烈的高技術新材料領域之一。近年，隨著科學技術的進步，對橡膠材料的要求也越來越高，新型橡膠材料不僅要具備高強度、高彈性等性能，同時還需要具備高耐磨、高耐油、耐高低溫、高壽命等特點。因此，開展石墨烯與橡膠復合材料的研究，對于提高我國橡膠工業(yè)的整體水平意義重大。然而，在實際生產加工過程中，石墨烯在橡膠基體中的分散一直是困擾石墨烯/橡膠復合材料發(fā)展的瓶頸。由于表面張力及自聚集的原因，使橡膠與石墨烯之間的界面結合力很低，極易相分離，從而使復合材料的性能大打折扣，遠遠達不到所期待的性能指標。

為了克服此難題，各國科學工作者采用多種途徑來提高石墨烯在橡膠基體中的分散效果，如機械共混、溶液共混、乳液共混、原位聚合等。但上述方法均存在效率低、成本高、大規(guī)模工業(yè)化難度大等問題，且一些方法由于使用大量溶劑，也存在著溶劑回收及環(huán)境污染等問題。因此，開發(fā)綠色環(huán)保的石墨烯基高耐磨丁腈橡膠復合材料及其制備方法已成為橡膠復合材料領域急待解決的難題。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種石墨烯基高耐磨丁腈橡膠復合材料及其制備方法，該復合材料產品性能穩(wěn)定，該制備工藝簡單，易于實施，效率高，成本低，石墨烯在橡膠中分散效果好，生產過程無污染。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種石墨烯基高耐磨丁腈橡膠復合材料，包括下述重量份的原料：丁腈橡膠100份，氰酸酯樹脂20～40份，石墨烯0.5～1.5份，硫化活性劑3～5份，表面活性劑0.5～2.0份，交聯(lián)劑0.5～2.5份，硫化促進劑0.5-3.5份，防老劑0.5～3.0份，補強劑10～20份；氰酸酯樹脂為雙環(huán)戊二烯雙酚型氰酸酯，結構式如下：

優(yōu)選的，硫化活性劑為氧化鋅，表面活性劑為硬脂酸，交聯(lián)劑為硫磺，補強劑為炭黑。

優(yōu)選的，硫化促進劑為二硫化四甲基秋蘭姆、六硫化雙五甲撐秋蘭姆、四硫化雙五甲撐秋蘭姆、二甲基二硫代氨基甲酸鋅、N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺、二乙基二硫代氨基甲酸鋅、4,4'-二硫代二嗎啉、二硫化二苯并噻唑中的任意一種或幾種。

優(yōu)選的，防老劑為N-異丙基-N'-苯基對苯二胺、N,N'-二(2-萘基)對苯二胺、二丁基二硫代氨基甲酸鎳、2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合物、N-苯基-2-萘胺中的任意一種或幾種。

上述石墨烯基高耐磨丁腈橡膠復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)石墨烯在110～160℃下分散于氰酸酯樹脂中，形成樹脂化石墨烯；