一种耐磨石墨烯复合橡胶及制备方法技术

本发明专利技术属于材料领域，提供了一种耐磨石墨烯复合橡胶及制备方法，将石墨烯与纳米铝粉末混合，高温加热至铝熔融形成浆料喷涂于玻璃微珠表层，形成石墨烯与铝包覆玻璃微珠的复合微球；将制备的复合微球分散在异氰酸酯胶中形成混合粘接剂，与氟橡胶混炼，得到石墨烯复合橡胶，通过该方法制备的石墨烯复合橡胶具有其他普通耐磨防滑橡胶所不可比拟的优点，可广泛用于跑步机跑带，促进运动健身行业的发展。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨石墨烯复合橡胶及制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种耐磨石墨烯复合橡胶及制备方法。
技术介绍
跑步机已经越来越广泛地进入普通家庭，成为多数想要运动、想要健康却又没有过多的时间做户外活动人群的最佳选择。跑步几乎是所有人生来就会的最简单却又最有效的运动方式，被大多数人所接受。那么跑步机除了电机、控制程序之外，跑带也是一个很重要的部件。跑带表层一般采用塑胶材料制成，有多种花纹，目的是让凹凸感来增加摩擦力，让运动者在跑步过程中不容易摔跤。除此之外，跑带表层材料的耐磨性是影响使用性能和使用寿命的关键因素，因此需要在保证磨擦阻力的同时兼顾耐磨性。目前所使用的跑带表层加工材料一般通过表面花纹来增加摩擦阻力，但是花纹很容易被磨损，不但影响跑带的使用寿命，更严重的是，一旦花纹被磨损就会打滑可能导致跑步人员发生跌倒，就有可能对人体造成伤害，由于打滑而产生的摔倒可使肌肉、骨头受到损伤，甚至造成死亡事故。因此，跑步机跑带的防滑耐磨性能就显得尤为重要。公开（公告）号CN105348604A公开了一种采用石墨烯材料的高性能轮胎，以重量配比计，胎面的材料包括80-100份的生胶，40-60份的炭黑，10-20份的白炭黑，0-2份的硬脂酸，3-5份的硅烷偶联剂，10-30份的石墨烯橡胶复合材料，1.5-3.5份的防老剂，1-2份的防护蜡，1-2份的硫黄，4-6份的纳米氧化锌，1-2份的促进剂，0-0.3份的防焦剂,所述的石墨烯橡胶复合材料的组分包括橡胶胶乳和石墨烯。以重量配比计，轮胎的基部胶包括70-95份的生胶，30-50份的炭黑，5-20份的白炭黑，3-6份的纳米氧化锌，10-30份的石墨烯橡胶复合材料，1-3份的硬脂酸，2-4份的液体硅烷偶联剂，3-7份的加工助剂，2-5份的防老剂，1.5-4份的不溶性硫黄，1-3份的促进剂NS，0-0.5份的防焦剂CTP。以重量配比计，轮胎的三角胶包括80-100份的生胶，30-60份的炭黑，10-30份的石墨烯橡胶复合材料，0-10份的芳烃油，2-5份的纳米氧化锌，2-5份的硬脂酸，2-6份的防老剂，2-5份的不溶性硫黄，0-3份的促进剂NS，0-0.3份的防焦剂CTP。所述石墨烯橡胶复合材料以重量配比计包括85-95份的橡胶胶乳，5-15份的石墨烯。采用石墨烯材料的高性能轮胎的制备方法，包括石墨烯橡胶复合材料的制备步骤:采用有机溶剂将石墨烯粉体进行分散，再将稳定分散的石墨烯分散液加入到橡胶胶乳中进行超声分散和搅拌，除去溶剂并对胶乳的凝固和干燥，制成一定含量的石墨烯橡胶复合材料；预分散混炼步骤：胶料采用多段混炼，一段混炼依次加入天然胶、石墨烯橡胶复合材料、1/2炭黑，提栓、排胶，二段混炼先预分散母胶、剩余炭黑、白炭黑、其它助剂(除硫化剂和促进剂)，然后依次提栓、排胶，三段返炼补充混炼，终炼采用密炼机混炼，由下辅机带1-3台开炼机进行补充混炼；低拉伸胎面膨胀挤出步骤，在复合挤出机上压出胎面胶料，形成半成品，采用小口型低压出速度，胎面挤出后自然膨胀，低拉伸挤出。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有跑步机跑带材料耐磨性和防滑性差的缺陷，本专利技术提出一种耐磨石墨烯复合橡胶及制备方法。本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种耐磨石墨烯复合橡胶制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：S1：将石墨烯与纳米铝粉末按（3-10）：1的质量比混合，高温加热至铝熔融形成浆料喷涂于玻璃微珠表层，形成石墨烯与铝包覆玻璃微珠的复合微球；S2：将制备得到的复合微球分散在异氰酸酯胶中形成混合粘接剂，与氟橡胶混炼；得到石墨烯复合橡胶。所述纳米铝粉与石墨烯混合之前采用去离子水清洗、干燥以后与石墨烯混合均匀。所述高温加热的温度不低于700℃，在氮气保护下加热。所述玻璃微珠的尺寸为5-10um。所述复合微球与异氰酸酯胶、氟橡胶混合的质量比为1:3：20。所述石墨烯与铝包覆玻璃微珠的复合微球中包覆的厚度小于1um。现有技术中通过掺杂得到复合石墨烯橡胶解决了传统橡胶耐磨度底的问题，延长了其使用寿命，然而对于某些特定场合，除了要求提高橡胶材料耐磨度以外还需要提高其防滑能力，一般情况下为了增强防滑，可以在材料表面设置防滑纹或者防滑钉，但是对于特定领域的应用不可能在材料表面设置防滑纹或者防滑钉，因此提高材料本身的摩擦系数以提高防滑能力是本专利技术的主要解决问题。对此，本方案利用石墨烯与铝包覆玻璃微珠与氟橡胶混炼，石墨烯以及铝在使用中的不断氧化形成氧化铝耐磨层，大幅提升跑步带表层的耐磨性和防滑性。铝熔融形成浆料喷涂于玻璃微珠表层，形成石墨烯与铝包覆玻璃微珠的复合微球，在形成的复合微球中以玻璃微珠作为主衬骨，石墨烯作为包裹外层部分，其间掺杂纳米铝粉，使用玻璃微珠提高了复合微球的硬度，石墨烯包裹在玻璃微珠外表面形成“橡胶层”，“橡胶层”内掺杂有纳米铝粉，使得有光滑的石墨烯表层形成以纳米铝粉为凸起的突刺，从而改善了传统石墨烯层的摩擦系数；异氰酸酯胶作为交联部分，在整体上提升了氟橡胶表层的摩擦系数，在微观结构上，整个复合微球外层上掺杂有纳米铝粉，鉴于纳米铝粉的高硬度使得复合微球的摩擦系数得到极大的提升，从而在整体上提高了氟橡胶表层的摩擦系数；该复合微球的球状结构可使得微球与氟橡胶分子链有一定活动能力，在应力作用下，复合微球表面产生滑动使该材料中的应力重新分布，避免了应力集中，从而提高了该橡胶抵抗外界摩擦的能力，同时在该复合微球中，石墨烯成分分散在微球表层具有更高的耐磨性，铝成分分散在微球表面提升该材料的防滑性。本专利技术与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：该方法采用石墨烯与铝包覆玻璃微珠的复合微球与氟橡胶混炼，在应力作用下，复合微球表面产生滑动使该材料中的应力重新分布，避免了应力集中，从而提高了该橡胶抵抗外界摩擦的能力，同时在该复合微球中，石墨烯成分分散在微球表层具有更高的耐磨性，铝成分分散在微球表面提升该材料的防滑性，通过该方法制备的石墨烯复合橡胶具有其他普通耐磨防滑橡胶所不可比拟的优点，可广泛用于跑步机跑带。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1一种耐磨石墨烯复合橡胶制备方法，首先，将纳米铝粉采用去离子水清洗、干燥以后按3：1的质量比与石墨烯混合均匀，700℃高温加热至铝熔融形成浆料喷涂于尺寸为5um玻璃微珠表层，形成石墨烯与铝包覆玻璃微珠的复合微球；石墨烯与铝包覆玻璃微珠的复合微球中包覆的厚度0.5um，将制备得到的复合微球、异氰酸酯胶、氟橡胶按1:3：20的质量比分散混炼，得到石墨烯复合橡胶。实验检测：将本实施例制备得到的石墨烯复合橡胶制备成厚度为5mm的跑步带，测得初始状态下其摩擦系数为0.730，使用电机带动橡胶板模拟鞋底来回摩擦同一处10000次，测得其摩擦系数为0.727。按照GB50474检测试常温耐磨性为0.2cm3。实施例2一种耐磨石墨烯复合橡胶制备方法，首先，将纳米铝粉采用去离子水清洗、干燥以后按4：1的质量比与石墨烯混合均匀，710℃高温加热至铝熔融形成浆料喷涂于尺寸为7um玻璃微珠表层，形成石墨烯与铝包覆玻璃微珠的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨石墨烯复合橡胶制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：S1：将石墨烯与纳米铝粉末按（3‑10）：1的质量比混合，高温加热至铝熔融形成浆料喷涂于玻璃微珠表层，形成石墨烯与铝包覆玻璃微珠的复合微球；S2：将制备得到的复合微球分散在异氰酸酯胶中形成混合粘接剂，与氟橡胶混炼；得到石墨烯复合橡胶。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨石墨烯复合橡胶制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：S1：将石墨烯与纳米铝粉末按（3-10）：1的质量比混合，高温加热至铝熔融形成浆料喷涂于玻璃微珠表层，形成石墨烯与铝包覆玻璃微珠的复合微球；S2：将制备得到的复合微球分散在异氰酸酯胶中形成混合粘接剂，与氟橡胶混炼；得到石墨烯复合橡胶。2.根据权利要求1所述一种耐磨石墨烯复合橡胶制备方法，其特征在于：所述纳米铝粉与石墨烯混合之前采用去离子水清洗、干燥以后与石墨烯混合均匀。3.根据权利要求1所述一种耐磨石墨烯复合橡胶制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51