一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，属于橡胶制品技术领域，由于其配方中使用了碳纳米管与石墨烯采用一定的重量比经特殊工艺相互混合而成的复合型纳米碳材料，该复合型纳米碳材料在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合，可以充分发挥橡胶配方中的碳纳米管和石墨烯的协同作用，避免直接将碳纳米管和石墨烯添加在含有大量再生胶粉或者大量再生炭黑的轮胎和橡胶制品中时，碳纳米管和石墨烯各自形成团簇而不能发生协同作用，采用复合型纳米碳材料提高了含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，实现了轮胎和橡胶制品中大量使用再生炭黑、再生胶粉而其性能并不发生降低。

A rubber composite material using composite carbon nanoscale and its preparation method

The invention discloses a rubber composite material using composite nano carbon, which belongs to the technical field of rubber products, because the composite nano carbon materials used in the formulation of carbon nanotubes and graphene by a certain weight ratio by special technology are mixed, the composite nano carbon materials showed cross mixing of cyclohexene and graphite carbon nanotubes in 3000 times ~30000 times under scanning electron microscope, can give full play to the synergistic effect of rubber formulation of carbon nanotubes and graphene, avoid direct carbon nanotubes and graphene added with large amounts of renewable powder or large amount of recycled carbon black tire and rubber products, carbon nanotubes and graphene and their forming clusters no synergistic effect improves the performance of regeneration and regeneration of rubber powder contains a lot of carbon black rubber and tire using composite nano carbon materials, implementation The performance of the regenerated carbon black and regenerated rubber powder in the tire and rubber products is not reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料及其制备方法本申请要求于2016年09月27日提交中国专利局、申请号为201610853832.7、专利技术名称为“一种碳纳米环保橡胶复合材料及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术涉及橡胶制品
，尤其涉及一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
全球每年会产生大量的废旧轮胎，再生胶粉和再生炭黑是废旧轮胎处理的主要产物，但目前由于再生炭黑补强性能差、再生胶粉自身强度差的原因，导致他们不能在轮胎和橡胶制品中大量应用。已有技术中为实现再生胶粉和再生炭黑在轮胎和橡胶制品中大量应用，同时还不降低轮胎胎面胶性能，避免大量使用再生炭黑、再生胶粉后会造成轮胎胎面胶强度大幅下降，通常选择直接在常规橡胶配方中分别添加碳纳米管和石墨烯。虽然碳纳米管具有优异的力学性能、电学性能和热力学性能；石墨烯也具有好的导热、导电性能，但是，直接在橡胶配方中分别添加碳纳米管和石墨烯，由于碳纳米管和石墨烯均为纳米级材料，其自身团聚现象非常严重、堆密度非常小，导致直接将两者分别用在材料中很难将二者均匀混合在一起，根本无法实现碳纳米管和石墨烯的协同作用，也无法充分改善含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料及其制备方法，旨在降低碳纳米管和石墨烯的团聚现象，充分发挥碳纳米管和石墨烯的协同作用，实现将碳纳米管和石墨烯添加在含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品中用于提高轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶强度的改善。本专利技术提供的具体技术方案如下：第一方面，本专利技术提供一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：橡胶100份、炭黑20～90份、硫磺1～3份、配合剂0.5～50份、复合型纳米碳材料1～20份或者实际含有1～20份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒、促进剂0.1～5份，其中，所述复合型纳米碳材料中碳纳米管与石墨烯的重量比为：1～100:1，所述复合型纳米碳材料在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。第二方面，本专利技术提供一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：橡胶100份、再生炭黑20～90份、硫磺1～3份、配合剂0.5～50份、复合型纳米碳材料1～20份或者实际含有1～20份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒、促进剂0.1～5份，其中，所述复合型纳米碳材料中碳纳米管与石墨烯的重量比为：1～100:1，所述复合型纳米碳材料在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。第三方面，本专利技术提供一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：橡胶100份、再生胶粉5～50份、硫磺1～3份、配合剂0.5～50份、复合型纳米碳材料1～20份或者实际含有1～20份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒、促进剂0.1～5份，其中，所述复合型纳米碳材料中碳纳米管与石墨烯的重量比为：1～100:1，所述复合型纳米碳材料在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。第四方面，本专利技术提供一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：橡胶100份、再生炭黑20～90份、再生胶粉5～50份、硫磺1～3份、配合剂0.5～50份、复合型纳米碳材料1～20份或者实际含有1～20份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒、促进剂0.1～5份，其中，所述复合型纳米碳材料中碳纳米管与石墨烯的重量比为：1～100:1，所述复合型纳米碳材料在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。可选的，所述复合型纳米碳材料在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现“类三明治结构”，所述碳纳米橡胶母粒为复合型纳米碳材料和橡胶的混合物。可选的，所述复合型纳米碳材料采用如下方法制造：将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液；将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料。可选的，所述将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液，具体为：将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用150MPa～250MPa的高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液，其中，所述高压喷头的流量为80L/小时～150L/小时。可选的，所述复合型纳米碳材料采用如下方法制造：将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；对所述碳纳米管溶液进行高速剪切，以减小所述碳纳米管溶液中的碳纳米管的平均团聚半径，得到碳纳米管分散液；将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；对所述石墨烯溶液进行高速剪切，以减小所述石墨烯溶液中的石墨烯的平均团聚半径，得到石墨烯分散液；将所述碳纳米管分散液和所述石墨烯分散液相混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液；将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料。可选的，所述复合型纳米碳材料采用如下方法制造：将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；将所述碳纳米管溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小所述碳纳米管溶液中的碳纳米管的平均团聚半径，得到碳纳米管分散液；将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；将所述石墨烯溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小所述石墨烯溶液中的石墨烯的平均团聚半径，得到石墨烯分散液；将所述碳纳米管分散液和所述石墨烯分散液相混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液；将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料。第五方面，本专利技术提供一种制备上述使用复合型纳米碳的橡胶复合材料的方法，所述方法包括：将100份的橡胶投入密炼机或者开炼机中进行塑炼后，加入配合剂、20～90份炭黑和/或20～90份再生炭黑和/或5～50份的再生胶粉；混炼均匀后，再加入1～20份的复合型纳米碳材料或者实际含有1～20重量份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒进行混炼，混炼预定时间之后，再加入硫磺、促进剂混炼之后得到上述的使用复合型纳米碳的橡胶复合材料；其中，所述密炼机的转速为20～2000r/min，所述密炼机的工作温度为40～120℃；所述开炼机的辊温为20～60℃，所述开炼机的辊距为0.5～2mm。本专利技术的有益效果如下：本专利技术实施例提供一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，其配方中采用了复合型纳米碳材料或者实际含有复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒，复合型纳米碳材料为碳纳米管与石墨烯采用一定的重量比经特殊工艺相互混合而成，复合型纳米碳材料在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合，可以充分发挥橡胶配方中的碳纳米管和石墨烯的协同作用，避免直接将碳纳米管和石墨烯添加在含有大量再生胶粉或者大量再生炭黑的轮胎和橡胶制品中时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，其特征在于，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：橡胶100份、炭黑20~90份、硫磺1~3份、配合剂0.5~50份、复合型纳米碳材料1~20份或者实际含有1~20份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒、促进剂0.1~5份，其中，所述复合型纳米碳材料中碳纳米管与石墨烯的重量比为：1~100:1，所述复合型纳米碳材料在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。

【技术特征摘要】
2016.09.27 CN 20161085383271.一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，其特征在于，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：橡胶100份、炭黑20~90份、硫磺1~3份、配合剂0.5~50份、复合型纳米碳材料1~20份或者实际含有1~20份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒、促进剂0.1~5份，其中，所述复合型纳米碳材料中碳纳米管与石墨烯的重量比为：1~100:1，所述复合型纳米碳材料在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。2.一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，其特征在于，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：橡胶100份、再生炭黑20~90份、硫磺1~3份、配合剂0.5~50份、复合型纳米碳材料1~20份或者实际含有1~20份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒、促进剂0.1~5份，其中，所述复合型纳米碳材料中碳纳米管与石墨烯的重量比为：1~100:1，所述复合型纳米碳材料在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。3.种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，其特征在于，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：橡胶100份、再生胶粉5~50份、硫磺1~3份、配合剂0.5~50份、复合型纳米碳材料1~20份或者实际含有1~20份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒、促进剂0.1~5份，其中，所述复合型纳米碳材料中碳纳米管与石墨烯的重量比为：1~100:1，所述复合型纳米碳材料在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。4.一种使用复合型纳米碳的橡胶复合材料，其特征在于，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：橡胶100份、再生炭黑20~90份、再生胶粉5~50份、硫磺1~3份、配合剂0.5~50份、复合型纳米碳材料1~20份或者实际含有1~20份的复合型纳米碳材料的复合型纳米碳材料橡胶母粒、促进剂0.1~5份，其中，所述复合型纳米碳材料中碳纳米管与石墨烯的重量比为：1~100:1，所述复合型纳米碳材料在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。5.根据权利要求1~4任一项所述的橡胶复合材料，其特征在于，所述复合型纳米碳材料在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现“类三明治结构”，所述碳纳米橡胶母粒为复合型纳米碳材料和橡胶的混合物。6.根据权利要求1~4任一项所述的橡胶复合材料，其特征在于，所述复合型纳米碳材料采用如下方法制造：将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；将所述碳纳米管溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟光，
申请(专利权)人：钟光，
类型：发明
国别省市：山东,37