一种石墨烯改性的耐磨橡胶制造技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯改性的耐磨橡胶，包括合成橡胶、硫化促进剂、填充料、增塑剂，所述橡胶还包括石墨烯与助剂，各组分在橡胶中的重量百分比分别为合成橡胶48.9-56.5%、硫化促进剂1.5-2.5%、石墨烯8-18%、填充料25-30%、增塑剂1.5-5%与助剂0.1-3%。本发明专利技术在橡胶中加入石墨烯提高橡胶的强度，石墨烯润滑效果好，因此可提高橡胶的耐摩擦性；石棉纤维与聚酰亚胺纤维的加入可以使得橡胶的耐热性显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性的耐磨橡胶
本专利技术涉及橡胶材料领域，尤其涉及一种提高橡胶的耐磨性，拉伸强度的石墨烯改性的耐磨橡胶。
技术介绍
橡胶是具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，并具有较佳的物理力学性能和化学稳定性。橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。传统的橡胶制品不耐候、不经用、耐摩擦性能低、容易龟裂、拉伸强度差，使得橡胶制品的使用寿命短、成本较高。2004年英国曼彻斯顿大学的Geim和Novoselov通过胶带剥离高定向石墨获得了独立存在的二维石墨烯（Gra-phene，GN）晶体以来，石墨烯已经成为材料科学领域极受关注的研究热点之一。石墨烯，实际上就是单原子层的石墨，它拥有独特的二维结构和优异的力学、热力学、光学和电学性能。石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，至吸收2.3%的光，导热系数高达5300W/m·k，高于碳纳米管和金刚石。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大，高化学反应活性，高填充性的特点。中国专利公布号CN102093607A，公布日2011年6月15日，名称为一种高强度高弹性耐油橡胶，该申请案公开了一种高强度高弹性耐油橡胶，由氢化丁腈橡胶100份、热稳定剂10-20份、增塑剂10-15份、补强剂10-25份、硫化剂1-2份、助交联剂1-5份、过氧化物硫化剂2-5份组成。其不足之处在于，该配方生产出来的橡胶耐热性能、耐油性能效果佳但是其韧性，耐摩擦性能差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了解决传统的橡胶制品不耐候、不经用、耐摩擦性能低、容易龟裂、拉伸强度差，使得橡胶制品的使用寿命短、成本较高的缺陷而提供一种提高橡胶的耐磨性，拉伸强度的石墨烯改性的耐磨橡胶。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种石墨烯改性的耐磨橡胶，包括合成橡胶、硫化促进剂、填充料、增塑剂，所述耐磨橡胶还包括石墨烯与助剂，各组分在橡胶中的重量百分比分别为合成橡胶48.9-56.5%、硫化促进剂1.5-2.5%、石墨烯8-18%、填充料25-30%、增塑剂1.5-5%与助剂0.1-3%。在本技术方案中，石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大，高化学反应活性，高填充性的特点；在橡胶中加入石墨烯提高橡胶的强度，石墨烯润滑效果好，因此可提高橡胶的耐摩擦性。作为优选，助剂为聚酰亚胺纤维、N，N-二乙基乙醇胺、光催化剂二氧化钛与石棉纤维的混合物。在本技术方案中，石棉纤维与聚酰亚胺纤维的加入可以使得橡胶的耐热性显著提高，提高橡胶的韧性，提高橡胶的耐蚀性，使得橡胶的耐摩擦性能增加；纳米二氧化钛具有良好的光催化活性、化学稳定性、热稳定性、无二次污染、安全无毒等优点，在自然光照射的条件下就能够催化分解细菌和污染物，长期存在于自然环境中具有优异的环境友好性，N，N-二乙基乙醇胺使得石墨烯在体系中分散性更好以及更加均匀。作为优选，聚酰亚胺纤维、N，N-二乙基乙醇胺、光催化剂二氧化钛与石棉纤维的质量比为1:2：1-3：1-5。作为优选，石墨烯为粒径分布于10纳米-100微米的黑色粉末，是由单层-1000层相平行或接近于平行的石墨烯片层构成的碳质材料，比表面积为50-1500㎡/g。作为优选，所述石墨烯中，碳元素与非碳元素质量比大于4:1，非碳元素选自氟、氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或几种。作为优选，合成橡胶选自丁腈橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶中的一种或几种，填充料选自炭黑、碳酸钙、硫酸钡、硫酸锌、钛白粉、滑石粉中的一种或几种。作为优选，所述石墨烯还包含有各种官能团的改性石墨烯，如羟基、羧基、羰基、氮基、氨基中的一种或几种。作为优选，石墨烯在加入前，在磁场强度5000-5250GS，同时超声波条件下超声分散30-45min。本专利技术的有益效果是，在橡胶中加入石墨烯提高橡胶的强度，石墨烯润滑效果好，因此可提高橡胶的耐摩擦性；石棉纤维与聚酰亚胺纤维的加入可以使得橡胶的耐热性显著提高。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术作进一步的解释：本专利技术中，若非特指，所采用的原料均可从市场购得或是本领域常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。本专利技术中涉及到的橡胶所需的原料均为市售原料，其中，合成橡胶选自丁腈橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶中的一种或几种，填充料选自炭黑、碳酸钙、硫酸钡、硫酸锌、钛白粉、滑石粉中的一种或几种，填充料还可以是含硫酸镁的白云石、含硅酸钙的硅石灰、含硫酸盐的重晶石、石膏、含无定性炭的石黑、煤粉及其他含硅的粉石英（硅藻土）、石棉、叶腊石、煤矸石、油页岩等；硫化促进剂为纳米氧化锌或硫磺；增塑剂购自淮南瑞盈环保材料有限公司。聚酰亚胺纤维钩子江苏省连云港市的奥神新材料有限责任公司；石棉纤维购自涞源磊丰保温摩擦材料有限公司。石墨烯原料，石墨烯粉、石墨烯浆料为市售，购自宁波墨西科技有限公司。石墨烯为粒径分布于10纳米-100微米的黑色粉末，是由单层-1000层相平行或接近于平行的石墨烯片层构成的碳质材料，比表面积为50-1500㎡/g；碳元素与非碳元素质量比大于4:1，非碳元素选自氟、氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或几种。石墨烯也可以包含有各种官能团的改性石墨烯，如羟基、羧基、羰基、氮基、氨基中的一种或几种。实施例1将光催化剂二氧化钛、N，N-二乙基乙醇胺、聚酰亚胺纤维与石棉纤维先与丙酮混合均匀，在60℃下处理8h，然后离心分离并在135℃下烘干；然后将石墨烯粉末与助剂添加进橡胶的原料中混合均匀后根据现有制备橡胶的工艺制备石墨烯改性的橡胶。其中丁腈橡胶56.5%、增塑剂5%、填充料炭黑、碳酸钙与硫酸钡25%、硫化促进剂硫磺与纳米氧化锌2.5%、石墨烯8%与助剂3%，炭黑、碳酸钙与硫酸钡的质量比为1：1:1，硫磺与纳米氧化锌的质量比为1:1，聚酰亚胺纤维、N，N-二乙基乙醇胺、光催化剂二氧化钛与石棉纤维的质量比为1:2:1:1。其中，石墨烯在加入前，在磁场强度5000GS，同时超声波条件下超声分散30min。实施例2将光催化剂二氧化钛、N，N-二乙基乙醇胺、聚酰亚胺纤维与石棉纤维先与丙酮混合均匀，在75℃下处理3h，然后离心分离并在135℃下烘干；然后将石墨烯粉末与助剂添加进橡胶的原料中混合均匀后根据现有制备橡胶的工艺制备石墨烯改性的橡胶。其中顺丁橡胶52.2%、增塑剂3%、填充料硫酸锌、硫酸钡与滑石粉28%、硫化促进剂硫磺与纳米氧化锌1%、石墨烯14%与助剂1.8%，硫酸锌、硫酸钡与滑石粉的的质量比为1:1:1，硫磺与纳米氧化锌的质量比为1:1，聚酰亚胺纤维、N，N-二乙基乙醇胺、光催化剂二氧化钛与石棉纤维的质量比为1:2:2:3。其中，石墨烯在加入前，在磁场强度5140GS，同时超声波条件下超声分散35min。实施例3将聚酰亚胺纤维、N，N-二乙基乙醇胺、光催化剂二氧化钛与石棉纤维先与丙酮混合均匀，在65℃下处理5h，然后离心分离并在135℃下烘干；然后将石墨烯粉末与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性的耐磨橡胶，包括合成橡胶、硫化促进剂、填充料、增塑剂，其特征在于，所述耐磨橡胶还包括石墨烯与助剂，各组分在橡胶中的重量百分比分别为合成橡胶48.9‑56.5%、硫化促进剂1.5‑2.5%、石墨烯8‑18%、填充料25‑30%、增塑剂1.5‑5%与助剂0.1‑3%。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性的耐磨橡胶，包括合成橡胶、硫化促进剂、填充料、增塑剂，其特征在于，所述耐磨橡胶还包括石墨烯与助剂，各组分在橡胶中的重量百分比分别为合成橡胶48.9-56.5%、硫化促进剂1.5-2.5%、石墨烯8-18%、填充料25-30%、增塑剂1.5-5%与助剂0.1-3%；助剂为聚酰亚胺纤维、N，N-二乙基乙醇胺、光催化剂二氧化钛与石棉纤维的混合物；聚酰亚胺纤维、N，N-二乙基乙醇胺、光催化剂二氧化钛与石棉纤维的质量比为1:2：1-3：1-5；石墨烯在加入前，在磁场强度5000-5250GS，同时超声波条件下超声分散30-45min。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的耐磨橡胶，其特征在于，石墨烯为粒径分布于10纳米-100微米的黑色粉末，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧波，
申请(专利权)人：宁波职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33