本发明专利技术涉及橡胶复合材料制备领域，具体涉及一种含改性氧化石墨烯复合物的胎面胶复合材料及制备方法。复合材料按照重量份数包括以下组分：基体橡胶100份，高分散白炭黑30‑70份，硅烷偶联剂2‑6份，炭黑5‑25份，增塑剂2‑8份，活性剂1‑3份，防老剂1‑3份，硫化促进剂1‑3份，普通硫磺1‑2份，防焦剂0.1‑0.3份。基体橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶按照一定比例组成的混合胶。基体橡胶中天然橡胶分为两部分分别加入。复合材料还加入了改性氧化石墨烯复合物，其由基体橡胶中天然橡胶的一部分与氧化石墨烯以及氧化石墨烯改性剂构成。改性氧化石墨烯复合物的加入使得胎面胶复合材料的拉伸强度、定伸应力、硬度和耐磨性等性能有了明显提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及橡胶
，具体涉及一种含改性氧化石墨烯复合物的胎面胶复合材料及制备方法。
技术介绍
轮胎在汽车行驶中起到承受载荷、缓冲冲击、传递驱动力和制动力、提供转向操纵性的作用，是汽车最重要的部件之一。轮胎胎面直接接触地面，除保护胎体之外，还应具有耐磨损和耐切割性能，并能传导车轮的牵引力和制动力，缓冲地面传导的振动和冲击，胎面胶是专门为平衡磨耗、牵引、操纵和滚动阻力而配置的。胎面胶必须在多种行驶条件下有效作用，并满足顾客对轮胎高耐磨、高耐久、低滚阻、绿色环保的期望。石墨烯是由单层碳原子通过sp2杂化紧密堆积成二维蜂窝状晶体结构的一种新碳材料。石墨烯结合了碳纳米管导电和粘土片层的结构特征，为发展高性能、多功能轮胎胎面胶复合材料提供了新方向。但石墨烯的表面呈惰性状态，与其他介质的相互作用弱，且石墨烯片层之间具有比较强的范德华力，导致其不亲水也不亲油，不能很好地与橡胶基体复合，在橡胶基体中也很容易团聚。氧化石墨烯作为氧化还原法制备石墨烯过程中的中间产物，具备了石墨烯优异的力学性能。目前产业化生产中，限于轮胎的工艺条件，氧化石墨烯与橡胶的复合一般选择采用机械共混法，直接机械共混虽然简单易行，但很难将氧化石墨烯剥离并均匀分散在橡胶基体中，且机械共混过程中高剪切力会打碎氧化石墨烯片层。在先申请CN105482201A公开了一种含氧化石墨烯的高性能轮胎，其虽然提高了氧化石墨烯在橡胶中的分散性能，但是在提高分散性能的同时，提高轮胎胎面胶的耐磨等性能也是十分必要的。由于氧化石墨烯片层表面大量含氧官能团的存在，为石墨烯的表面改性提供了可能，对氧化石墨烯表面进行改性，以改善其加工性并增强其与橡胶基体的相互作用并同时增强轮胎性能的研究至关重要。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，克服现有石墨烯复合材料中石墨烯在橡胶基体中分散困难、界面作用差的问题，提供一种氧化石墨烯分散性能好且力学性能优异、高耐磨的含改性氧化石墨烯复合物的胎面胶复合材料及制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的含改性氧化石墨烯复合物的胎面胶复合材料，按照重量份数包括以下组分：基体橡胶100份，高分散白炭黑30-70份，硅烷偶联剂2-6份，炭黑5-25份，增塑剂2-8份，活性剂1-3份，防老剂1-3份，硫化促进剂1-3份，普通硫磺1-2份，防焦剂0.1-0.3份。所述基体橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶按照一定比例组成的混合胶。基体橡胶中天然橡胶分为两部分分别加入。所述复合材料还加入了改性氧化石墨烯复合物，该改性氧化石墨烯复合物由基体橡胶中天然橡胶的一部分与氧化石墨烯以及氧化石墨烯改性剂构成。氧化石墨烯的加入量为1-8份，占氧化石墨烯复合物的质量分数为25wt％，其余部分为天然橡胶；剩余的天然橡胶和顺丁橡胶、丁苯橡胶作为基体橡胶加入到复合材料中，氧化石墨烯改性剂占氧化石墨烯的质量分数为12％。所述的改性氧化石墨烯复合物制备方法包括下列步骤：(1)氧化石墨烯悬浮液的制备:将氧化石墨粉末超声分散于去离子水中，得到质量浓度为0.5-5mg/ml的氧化石墨烯悬浮液，超声功率为300-1000W，超声的时间为30-60分钟，超声频率为10-20KHz；(2)氧化石墨烯复合物的制备：按照氧化石墨烯占复合物质量分数为25wt％的比例，将与氧化石墨烯量对应的天然橡胶胶乳加入到上述氧化石墨烯悬浮液中，继续超声15-30分钟，依次经絮凝、洗涤、干燥，制得氧化石墨烯和天然橡胶的复合物，所述絮凝为将复合胶乳加入到1-2wt％的CaCl2水溶液中；(3)改性氧化石墨烯复合物的制备：向步骤(2)的氧化石墨烯和天然橡胶的复合物中加入占氧化石墨烯质量分数为12％的改性剂，混合胶料在130-160℃下反应2-10分钟，即可得到改性氧化石墨烯复合物。所述氧化石墨烯改性剂为γ-巯丙基三乙氧基硅烷KH580、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH570、巯丙基三甲氧基硅烷A189、乙烯基三乙氧基硅烷A151、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物Si-69中的一种或几种组成的混合物。所述改性氧化石墨烯复合物中氧化石墨烯的片层厚度为1-3nm，宽度为0.1-1μm。所述炭黑为N330或N234；所述增塑剂为芳烃油或者石蜡油；所述活性剂为氧化锌和硬脂酸，二者比例为1:1；所述防老剂为防老剂6PPD、防老剂RD或微晶蜡中的任意一种或两种；所述硫化促进剂为硫化促进剂CBS、硫化促进剂TBBS或硫化促进剂DPG中的任意一种；所述防焦剂为防焦剂CTP。胎面胶复合材料的制备方法如下：将上述改性氧化石墨烯复合物与基体橡胶混合，此时的基体橡胶为剩余的天然橡胶和顺丁橡胶、丁苯橡胶的混合物，再混入高分散白炭黑、硅烷偶联剂、炭黑、增塑剂、活性剂、防老剂、硫化促进剂、普通硫磺、防焦剂，混合，在密炼机中混炼均匀，得到胎面胶复合材料。本专利技术的有益效果是：氧化石墨烯先与天然橡胶胶乳进行乳液共混，再与改性剂进行表面改性，最后与橡胶基体、填料、各配合剂机械共混的工艺有利于提高氧化石墨烯在橡胶基体中的分散性，加强氧化石墨烯与橡胶基体的界面结合，使得胎面胶复合材料的拉伸强度、定伸应力、硬度和耐磨性等性能有了明显提高。与添加未改性的氧化石墨烯材料相比，改性氧化石墨烯复合物更有助于提高胎面胶复合材料的物理机械性能，且不同种类改性剂制备得到的改性氧化石墨烯复合物对胶料性能的提高程度不同。具体实施方式本专利技术的具体实施方式如下:实施例1胎面胶复合材料各组分的质量份数为：天然橡胶基体25份；顺丁橡胶基体25份；丁苯橡胶基体50份；高分散白炭黑50份；硅烷偶联剂4份；炭黑5份；增塑剂3份；氧化锌1.5份；硬脂酸1.5份；防老剂1.5份；硫化促进剂2份；普通硫磺1.5份；防焦剂0.1份。所述复合材料还加入改性氧化石墨烯复合物，该改性氧化石墨烯复合物由基体橡胶中天然橡胶的一部分与氧化石墨烯以及氧化石墨烯改性剂构成，氧化石墨烯的加入量为5份，占氧化石墨烯复合物的质量分数为25wt％，复合物中其余部分为天然橡胶；剩余的天然橡胶则和顺丁橡胶、丁苯橡胶作为基体橡胶加入到复合材料中，氧化石墨烯改性剂为γ-巯丙基三乙氧基硅烷KH5800.3份和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH5700.3份。胎面胶复合材料的制备方法：将氧化石墨粉末超声分散于去离子水中，质量浓度为1mg/ml，超声功率为600W，时间为60分钟，频率为10KHz，得到氧化石墨烯悬浮液。按氧化石墨烯占复合物的25wt％的比例，将与氧化石墨烯量对应本文档来自技高网...
【技术保护点】
含改性氧化石墨烯复合物的胎面胶复合材料，其特征在于，按照重量份数包括以下组分：基体橡胶100份，高分散白炭黑30‑70份，硅烷偶联剂2‑6份，炭黑5‑25份，增塑剂2‑8份，活性剂1‑3份，防老剂1‑3份，硫化促进剂1‑3份，普通硫磺1‑2份，防焦剂0.1‑0.3份；所述基体橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶按照一定比例组成的混合胶；基体橡胶中天然橡胶分为两部分分别加入；所述复合材料还加入了改性氧化石墨烯复合物，该改性氧化石墨烯复合物由基体橡胶中天然橡胶的一部分与氧化石墨烯以及氧化石墨烯改性剂构成；氧化石墨烯的加入量为1‑8份，占氧化石墨烯复合物的质量分数为25wt％，其余部分为天然橡胶；剩余的天然橡胶和顺丁橡胶、丁苯橡胶作为基体橡胶加入到复合材料中，氧化石墨烯改性剂占氧化石墨烯的质量分数为12％。
【技术特征摘要】
1.含改性氧化石墨烯复合物的胎面胶复合材料，其特征在于，按照重量份数包括以下组分：
基体橡胶100份，高分散白炭黑30-70份，硅烷偶联剂2-6份，炭黑5-25份，增塑剂2-8份，
活性剂1-3份，防老剂1-3份，硫化促进剂1-3份，普通硫磺1-2份，防焦剂0.1-0.3份；
所述基体橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶按照一定比例组成的混合胶；
基体橡胶中天然橡胶分为两部分分别加入；
所述复合材料还加入了改性氧化石墨烯复合物，该改性氧化石墨烯复合物由基体橡胶中
天然橡胶的一部分与氧化石墨烯以及氧化石墨烯改性剂构成；氧化石墨烯的加入量为1-8份，
占氧化石墨烯复合物的质量分数为25wt％，其余部分为天然橡胶；剩余的天然橡胶和顺丁橡
胶、丁苯橡胶作为基体橡胶加入到复合材料中，氧化石墨烯改性剂占氧化石墨烯的质量分数
为12％。
2.根据权利要求1所述的胎面胶复合材料，其特征在于，所述的改性氧化石墨烯复合物制备
方法包括下列步骤：
(1)氧化石墨烯悬浮液的制备:将氧化石墨粉末超声分散于去离子水中，得到质量浓度
为0.5-5mg/ml的氧化石墨烯悬浮液，超声功率为300-1000W，超声的时间为30-60分钟，超
声频率为10-20KHz；
(2)氧化石墨烯复合物的制备：按照氧化石墨烯占复合物质量分数为25wt％的比例，将
与氧化石墨烯量对应的天然橡胶胶乳加入到上述氧化石墨烯悬浮液中，继续超声15-30分钟，
依次经絮凝、洗涤、干燥，制得氧化石墨烯和天然橡胶的复合物，所述絮凝为将复合胶乳加
入到1-2wt％的CaCl2水溶液中；
(3)改性氧化石墨烯复合物的制备：向步骤(2)的氧化石墨烯和天然橡胶的复合物中
【专利技术属性】
技术研发人员：刘甲雪，张静，单鹏，戚顺青，张春颍，李勇，
申请(专利权)人：青岛双星轮胎工业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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