[發明專利]一種氧化石墨烯增強橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710958043.4
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN109666198B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 趙新新;張在忠;趙永彬;程金杰
• 申請（專利權）人: 山東歐鉑新材料有限公司
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L91/06;C08K13/06;C08K5/098;C08K3/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種橡膠復合材料，由包括以下原料制得，80～120的重量份的橡膠、1～3重量份的氧化石墨烯硬脂酸鋅復合材料、3～5重量份的氧化鋅、0～3重量份的硬脂酸、40～60重量份的炭黑以及6.5～16重量份的其他助劑。本發明利用氧化石墨烯與硬脂酸鋅復合作為橡膠填料，可提高氧化石墨烯在橡膠基體中的相容性，促進氧化石墨烯的良好分散；還可以保持氧化石墨烯的片層結構，從而實現與橡膠基體的緊密結合，有效的發揮石墨烯類材料的增強作用；而且沒有引入體系外的物質，避免了外來物質對橡膠性能的不利影響；再結合特定組分和配方的其他助劑，提升了橡膠的力學性能，同時過程簡單，安全環保，適合大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于橡膠材料技術領域，涉及一種橡膠復合材料及其制備方法，尤其涉及一種氧化石墨烯增強橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。它是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。作為一種由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，它是目前進入應用領域中最薄的材料和最強韌的材料；同時石墨烯具有巨大的理論比表面積，物理化學性質穩定，可在高工作電壓和大電流快速充放電下保持很好的結構穩定性；石墨烯還具有優異的導電性，可以降低內阻，提高超級電容器的循環穩定性；另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。并且非常致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發光板和太陽能電池板。正是由于石墨烯具有上述諸多的優異物理化學性質，其在儲能材料，環境工程，靈敏傳感方面被廣泛應用，被稱為“黑金”或是“新材料之王”，而且潛在的應用前景廣大，目前已成為全世界的關注焦點與研究熱點，特別是石墨烯的優異性能為發展高性能、多功能聚合物納米復合材料現實了極大的前景。

在諸多聚合物材料中，橡膠材料是非常重要的一類，近幾年，含有石墨烯類材料的橡膠產品已逐漸有相關報道，然而在實際應用中，石墨烯或者氧化石墨烯還存在著諸多的問題和制約因素，如石墨烯極易團聚。由于石墨烯及其衍生物比表面積較大，相互間存在較強的范德華作用力，團聚和纏繞現象明顯，使其不能穩定分散，分散后也容易再次團聚在一起難以打開?，F有的技術主要分為乳液共混、溶液共混和機械共混等幾種。乳液共混法使用的膠乳為合成過程中的中間品，內有未反應的單體需剔除，還需加防老劑、凝聚劑等工序，過程復雜。而溶液共混法需使用有機溶劑，增加了溶劑脫除環節，成本高，帶來環境污染。機械共混法則直接加入氧化石墨烯或石墨烯，但易團聚，分散性不好，且石墨烯易吸附氣體，與橡膠基體相容性差；對氧化石墨烯進行改性則需引入額外的物質，殘留在橡膠中可能會影響橡膠的性能。

因此，如何得到一種方式使得石墨烯可以均勻分散在橡膠中，更好的提高橡膠復合材料的性能，已成為行業內諸多一線生產研發人員和業內廠商亟待解決的重要問題。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種橡膠復合材料及其制備方法，特別是一種氧化石墨烯增強橡膠復合材料及其制備方法，本發明將氧化石墨烯/硬脂酸鋅復合物作為填料增強橡膠材料，大大提高了石墨烯在橡膠基體中的相容性，促進石墨烯的良好分散，增強了橡膠材料的力學性能。

本發明提供了一種橡膠復合材料，由包括以下原料制得：

優選的，所述橡膠包括丁腈橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠和丙烯酸酯橡膠中的一種或多種；

所述其他助劑包括硫化劑、增塑劑、防老劑、促進劑和微晶蠟中的一種或多種。

優選的，所述硫化劑為0.5～3重量份；

所述增塑劑為7～8重量份；

所述防老劑為1～3重量份；

所述促進劑為2～5重量份；

所述微晶蠟為1～3重量份。