[發明專利]一種石墨烯母煉膠的制備方法

在審

• 申請號: 201711463455.7
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108164768A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 朱夢斌;賈翔宇;張學琪
• 申請（專利權）人: 浙江傳化合成材料有限公司
• 主分類號: C08L9/00
• 分類號: C08L9/00;C08L9/06;C08L71/00;C08L39/06;C08K3/04
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發明為一種石墨烯母煉膠的制備方法，屬于母煉膠制備領域，針對現有制備方法中含有大量水，不利于聚合反應以及干燥處理的問題，采用技術方案如下：一種石墨烯母煉膠的制備方法，包括步驟如下：步驟1，將石墨烯漿液、分散劑、有機溶劑混合，在3?5℃溫度下研磨并加入pH調節劑，得到石墨烯分散液；步驟2，將石墨烯分散液與橡膠膠液混合，得到混合膠液；步驟3，將混合膠液干燥，得到石墨烯母煉膠。本發明所用的溶劑為有機溶劑，制備過程中不含水；通過分散劑、有機溶劑將石墨烯漿液中石墨烯分散，被分散的石墨烯再由橡膠包覆，通過干燥方式去除有機溶劑、分散劑，石墨烯母煉膠中橡膠作為石墨烯的載體，使石墨烯在石墨烯母煉膠中良好分散。

技術領域

本發明屬于母煉膠制備領域，特別涉及一種石墨烯母煉膠的制備方法。

背景技術

石墨烯是由sp2雜化的碳原子堆積而成的蜂窩狀二維晶體結構材料，僅有一個原子的厚 度，單層厚度僅為0.3nm，熱導率5000W/(m·K)，楊氏模量為1TPa，斷裂強度為130GPa。 由于石墨烯的上述優異機械以及功能型性能，將其作為增強與導電填充物加入聚合物基體中， 可以有效地提高聚合物的各項性能。利用填充石墨烯的膠料制備輪胎，可以降低磨耗量、提 高輪胎使用壽命和安全性。

在橡膠制品的制備工藝中，橡膠的填充是極為重要的環節，決定著橡膠制品的最終性能。目 前石墨烯的填充方法是直接將石墨烯粉末與橡膠和炭黑填料以及化學品在密煉機和開煉機中 進行混煉，其缺點是石墨烯粉末顆粒尺寸較小在橡膠中易結團，即使攪拌充分也很難均勻分 散，因而石墨烯粉末在橡膠中的分散性較差，且石墨烯粉末質輕易飛散，既不利于環保，又 使得能耗較高。

為解決上述問題，采用濕法充石墨烯母煉膠，該方法是將石墨烯分散于聚合形成的膠乳 中，然后進行凝聚、脫水、干燥等成品工序，用于改善石墨烯在聚合物中的分散性。專利號 為201010191018.6的專利文獻公開了一種聚合物/石墨烯復合材料的原位還原制備方法，采用 超聲波或研磨方式將通過Hummers法制備的氧化石墨均勻分散在聚合物膠乳中，然后在膠乳 中通入還原劑進行原位還原，使氧化石墨還原為石墨烯，從而得到聚合物/石墨烯復合乳液， 聚合物/石墨烯復合乳液再經過破乳、凝聚、干燥，得到聚合物/石墨烯復合母料。但是此種方 法中采用的溶劑包括水，采用此方法則會在聚合系統中帶入大量的水，會導致反應體系中催 化劑失去活性，對聚合反應產生不良影響；且這種方法中具有凝聚、脫水、干燥等多道成品 工序，制備過程繁瑣，且干燥工序需在一定真空度下進行，對工藝條件要求較高。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種石墨烯母煉膠的制備方法，采用濕法制備石墨烯母煉 膠，工藝簡便易操作。

本發明采用技術方案如下：一種石墨烯母煉膠的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，制備石墨烯分散液：

(1)按質量份數，準備石墨烯漿液10-333份，有機溶劑50-500份，分散劑0.1-2份，以及pH調節劑0.1-2份；石墨烯漿液中石墨烯的質量濃度為3～5％；所述有機溶劑為烴類溶劑；所述分散劑包括聚酯磷酸胺鹽、多元羧酸胺鹽、聚醚類分散劑、聚乙烯類分散劑、硅烷偶聯劑中的一種或多種；所述pH調節劑包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨 水、碳酸氫銨中的一種或多種；

(2)將上述所有石墨烯漿液、分散劑，以及部分有機溶劑進行混合，在3-5℃、2000-3000rpm條件下研磨4.5-5小時，并在研磨過程中緩慢加入pH調節劑，以及剩余有機溶劑，調節pH值在7-8之間；研磨結束，得到石墨烯分散液；這一步驟中有機溶劑沒有在最開始的時候一次性添加完畢，而是在研磨過程中也添加一部分，其目的是保證pH調節劑的添加量，并使后添加的pH調節劑與石墨烯漿液、分散劑以及有機溶劑能夠混合更充分；在3-5℃ 溫度下進行研磨其目的是防止有機溶劑揮發過快，避免石墨烯分散不良；

步驟2，制備混合膠液：