[發明專利]碳纖維基橡膠復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810412308.5
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108586836A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 朱涼偉
• 申請（專利權）人: 江蘇通用科技股份有限公司
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L29/14;C08K13/06;C08K9/04;C08K7/06;C08K3/04;C08K3/22;C08K5/09
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;張仕婷

本發明涉及一種碳纖維基橡膠復合材料及其制備方法，屬于橡膠復合材料技術領域。首先制備聚乙烯醇溶液，然后加入碳纖維，超聲分散，隨后制備碳纖維?聚乙烯醇復合物，最后將碳纖維?聚乙烯醇復合物、聚乙烯醇縮丁醛、膠料注入密煉室混煉，得到膠料復合物。本發明工藝簡單，能夠顯著提高碳纖維在橡膠混煉工藝中的分散性，提高橡膠的各項性能指標。

技術領域

本發明涉及一種碳纖維基橡膠復合材料及其制備方法，屬于橡膠復合材料技術領域。

背景技術

橡膠因其獨特的高彈性，是一種重要的戰略性物資，在國民經濟、高新技術和國防軍工領域有著極為廣泛的應用。

碳纖維是由單層或多層石墨片卷曲或嵌套組裝成的無縫中空的納米級同軸圓柱形管狀材料。碳纖維側壁的碳原子主要以sp²雜化與相鄰碳原子形成高度離域化得π電子，從而使得碳纖維之間存在較強的范德華力，易聚集成束而不易分散。碳纖維作為增強填料在橡膠中有著重要的應用。將碳纖維引入橡膠中提高橡膠的綜合性能一直是研究的熱點。碳纖維不僅能夠提高橡膠的機械性能，同時可賦予其特殊的功能性。提高碳纖維在橡膠中的分散性是發揮碳纖維性能，提升橡膠綜合性能的關鍵。然而，提高碳纖維在橡膠中的分散性一直是科研技術領域和工業領域的難點。

發明內容

本發明的目的是是克服現有技術的不足之處，提供一種碳纖維基橡膠復合材料及其制備方法。

本發明的技術方案，一種碳纖維基橡膠復合材料，配方比例按重量份計如下：橡膠100份，碳纖維-聚乙烯醇復合物0.1-20份，聚乙烯醇縮丁醛0.5-5份，炭黑30-60份，氧化鋅5-10份，硬脂酸0.5-4份，防老劑1-5份，硫磺2-6份，促進劑0.5-2份和防焦劑0.1-0.4份。

作為優選，所述橡膠為天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠和氯丁橡膠中的一種或多種。

作為優選，所述的碳纖維-聚乙烯醇復合物中，碳纖維與聚乙烯醇的質量比為1:5-50。

作為優選，所述橡膠為天然橡膠。

作為優選，所述炭黑為N234、N326和N375中的一種或多種。

作為優選，所述防老劑具體為防老劑4020和/或防老劑RD。

作為優選，所述促進劑為NOBS、CZ、DZ和NS中的一種或多種。

作為優選，所述防焦劑為CTP。

所述碳纖維基橡膠復合材料的制備方法，按重量份計步驟如下：

（1）碳纖維-聚乙烯醇復合物：

a、將聚乙烯醇溶于去離子水中，配置質量濃度為1%-10%的聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入乙醇，體積分數為1%-5%，得到聚乙烯醇溶液；

b、將碳纖維加入步驟（1）中的聚乙烯醇溶液中，碳纖維與聚乙烯醇的質量比為1:5-50，100-800W功率下超聲分散1-3h至碳纖維均勻分散，得到碳纖維-聚乙烯醇分散液；

c、將碳纖維-聚乙烯醇分散液于室溫下干燥2-24h，制備得到碳纖維-聚乙烯醇復合物；

（2）一段母煉：向密煉機中依次加入橡膠100份，碳纖維-聚乙烯醇復合物0.1-20份，聚乙烯醇縮丁醛0.5-5份，炭黑30-60份，氧化鋅5-10份，硬脂酸0.5-4份，防老劑1-5份，密煉機轉子轉速為45-55r/min，上頂栓壓力為0.3-0.5MPa，煉膠時間為50-140s，排膠溫度為150-165℃，得到一段母膠；