一种三元共混制备新型橡胶复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种三元共混制备新型橡胶复合材料的方法。该方法包括如下步骤：步骤1：分别对杜仲胶与天然橡胶进行炼胶处理；步骤2：将步骤1得到的杜仲胶和天然橡胶分别室温静置后进行共混处理，共混处理时加入石墨烯和助剂；步骤3：共混处理得到的生胶自然冷却后进行硫化处理，硫化温度145‑155℃，压力18‑22MPa，保压时间55‑60min，得到新型橡胶复合材料。本发明专利技术方法过程简单，得到的新型橡胶复合材料的力学性能高，且具有优良的耐老化和耐腐蚀能力。

A new method for preparing new rubber composite material by blending three elements

The invention discloses a method for preparing a new rubber composite material by blending three elements. The method includes the following steps: Step 1: refining the gutta and natural rubber separately; step 2: mixing the Eucommia gum and natural rubber from step 1 at room temperature respectively, adding graphene and auxiliaries in the blending treatment; step 3: the vulcanizing place with the natural cooling of the blend treated by the blend treatment is carried out in the vulcanization place. The new type of rubber composite material is obtained by vulcanizing temperature 145 to 155 degrees, 18 22MPa and 55 60min. The process of the invention is simple, and the new rubber composite material has high mechanical properties and excellent aging resistance and corrosion resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种三元共混制备新型橡胶复合材料的方法
本专利技术属于材料制备领域，具体而言，涉及一种以杜仲胶、石墨烯和天然橡胶共混制备新型高性能橡胶复合材料的方法。
技术介绍
杜仲是我国特有的森林资源，并且是名贵的经济树种，属杜仲科落叶乔木，树皮入药，叶子可制保健茶。杜仲的叶、皮和种子中富含白色丝状杜仲胶。我国杜仲资源丰富，自然分布在湘、黔、川、陕、鄂、豫等地山区，近20年来，国家大力推广人工种植，种植范围扩大到南起两广，北至吉林，西达新疆，可种植范围远远超过了天然橡胶树，目前种植面积已逾300万亩。杜仲胶同时也是一种天然高分子材料，其化学组成与天然橡胶完全相同，但两者互为同分异构体，其主要成分为反式－聚异戊二烯。分子结构微观有序，以折叠链的形式出现，易于堆集而结晶，常温为一种结晶性硬质塑料。上世纪80年代初，中科院化学所的严瑞芳研究员在原西德工作期间，首次将合成反式—聚异戊二烯制成了弹性橡胶。随后，在中科院化学所，他又主持将天然杜仲胶硫化成弹性橡胶，从而改变了杜仲胶不能作为弹性橡胶的历史。杜仲胶可以与天然橡胶、顺丁橡胶一起共混，除了降低混炼温度，还能大大降低了混炼胶的生热性，改善了焦烧特性和硫化胶的性能，例如，滚动阻力小、动态压缩生热低、耐疲劳性能优异、耐磨性和抗湿滑性也很好，尤其是动态伸张疲劳性能极佳，是一种理想的橡胶材料。但是，杜仲胶在室温下硬度较大，抗氧化能力较弱，使其与天然橡胶共混后的复合材料的力学性能不佳，因此现有应用杜仲胶作为复合材料一般是提高其它方面性能，例如专利CN106046441《一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料》公开了该杜仲胶具有良好的电磁屏蔽效能，并未提及材料力学性能。
技术实现思路
为了解决杜仲胶与其它橡胶共混时存在的问题，本专利技术人创造性地加入石墨烯，并进一步优化工艺参数，最终避免了材料杂共混时的缺陷，制备出一种具有优异力学和抗老化、耐腐蚀性能的新型高性能橡胶复合材料。因此，本专利技术的目的在于提供一种以杜仲胶、石墨烯和天然橡胶共混制备新型高性能橡胶复合材料的方法。为了实现本专利技术的上述目的，专利技术人通过大量试验研究并不懈努力，最终获得了如下技术方案：一种三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，包括如下步骤：步骤1：分别对杜仲胶与天然橡胶进行炼胶处理，其中杜仲胶炼胶时的炼胶温度为70-100℃，时间为20-45min；步骤2：将步骤1得到的杜仲胶和天然橡胶分别在室温下静置处理，之后进行共混处理，共混处理时加入石墨烯和助剂，其中杜仲胶与天然橡胶之间的质量比为1：(7-9.5)，石墨烯质量占杜仲胶与天然橡胶总质量的2-20％，共混温度80-95℃，共混时间20-40min，共混均匀；步骤3：共混处理得到的生胶自然冷却后进行硫化处理，硫化温度145-155℃，压力18-22MPa，保压时间55-60min，得到新型橡胶复合材料。优选地，本专利技术所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，步骤1中杜仲胶的重均分子量为1.5-2.0×105，天然橡胶的重均分子量为1.2-1.6×105。进一步优选地，本专利技术所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，步骤1中杜仲胶的重均分子量为1.79×105，天然橡胶的重均分子量为1.45×105。进一步优选地，本专利技术所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，步骤1中杜仲胶炼胶时炼胶温度为78-85℃，时间为25-32min。进一步优选地，本专利技术所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，步骤2中共混温度90℃，共混时间30min。进一步优选地，本专利技术所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，步骤2中，石墨烯质量占杜仲胶与天然橡胶总质量的10-12％。进一步优选地，本专利技术所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，步骤2中所述助剂包括硫化剂、抗氧化剂、抗老化剂、促进剂、白炭黑和表面活性剂。进一步优选地，本专利技术所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，以天然橡胶+杜仲胶+石墨烯的总质量为基准，所述的助剂中各组分用量为：硫化剂3-5.5％、抗氧化剂1.0-1.8％、抗老化剂1.5-2.5％、促进剂1.8-2.3％、白炭黑27-33％、表面活性剂8-12％。进一步优选地，本专利技术所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，所述硫化剂选自如下的一种或两种以上：硫磺、有机硫化物、过氧化物、金属氧化物；所述抗氧化剂选自如下的一种或两种以上：亚磷酸酯类抗氧化剂、硫代二丙酸酯类抗氧化剂、硫醇类抗氧化剂；所述抗老化剂选自如下的一种或两种以上：PBN、4010NA、RD、BLE、AW、微晶蜡；所述促进剂选自如下的一种或两种以上：秋兰姆类促进剂、噻唑类促进剂、次磺酰胺类促进剂；所述表面活性剂选自如下的一种或两种以上：硬脂酸、壬酚基聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠。进一步优选地，本专利技术所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，步骤3中硫化温度为145-150℃，压力18-22MPa，保压时间55-62min。本专利技术相对于现有技术，具有如下技术效果：本专利技术方法工艺步骤简单，得到的新型橡胶复合材料的力学性能高，且具有优良的耐老化和耐腐蚀能力。附图说明图1是本专利技术工艺流程示意图；图2是本专利技术中实施例1中原料石墨烯的扫描电镜图；图3是本专利技术中实施例1中杜仲胶炼胶产物图，图中a为炼胶不合格产品，b为炼胶合格产品；图4是本专利技术实施例3中杜仲胶含量改变时，配方中其它物质相同和不同条件下得到的材料力学性能图，图中黑色圆形连线为天然橡胶+杜仲胶(改变)+石墨烯(10wt％)的邵氏硬度变化曲线，无色圆形连线为天然橡胶+杜仲胶(改变)的邵氏硬度变化曲线，黑色三角形连线为天然橡胶+杜仲胶(改变)+石墨烯(10wt％)的抗拉强度变化曲线，黑色正方形连线为天然橡胶+杜仲胶(改变)的抗拉强度曲线；图5是本专利技术实施例2配方中不同含量石墨烯下得到的新型橡胶复合材料微观组织图，图中a为石墨烯含量2wt％的老化前图像，b为石墨烯含量2wt％的老化后图像，c为石墨烯含量10wt％的老化前图像，d为石墨烯含量10wt％的老化后图像，e为石墨烯含量15wt％的老化前图像，f为石墨烯含量15wt％的老化后图像；图6是本专利技术中实施例2的复合材料的热重分析图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的保护范围。另外，实施例中未注明具体技术操作步骤或条件者，均按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。下述实施例中使用到的助剂中，硫化剂选用硫磺，抗氧化剂选用TNP(三一(壬基代苯基)亚磷酸酯)，抗老化剂选用PBN(N-叔丁基-α-苯基硝酮)，促进剂选用TMTD(四甲基秋兰姆二硫化物)，白炭黑选用VN3型号，比表面积200m2/g，表面活性剂选用硬脂酸。另外，NR代表天然橡胶，EUG代表杜仲胶，GE代表石墨烯。实施例1步骤1：EUG炼胶处理实验发现，EUG在10℃时结晶，常温下为固体，且硬度较大，40-50℃开始表现有弹性和易伸长特性，60-100℃开始软化，有可塑性且强度较大，120℃几乎为液态，冷却后可恢复原来的性质。为研究炼胶工艺的可行性，本次试验采取60℃、80℃、90℃、100℃四个温度点进行实验，在调好设定温度后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：分别对杜仲胶与天然橡胶进行炼胶处理，其中杜仲胶炼胶时的炼胶温度为70‑100℃，时间为20‑45min；步骤2：将步骤1得到的杜仲胶和天然橡胶分别在室温下静置处理，之后进行共混处理，共混处理时加入石墨烯和助剂，其中杜仲胶与天然橡胶之间的质量比为1：(7‑9.5)，石墨烯质量占杜仲胶与天然橡胶总质量的2‑20％，共混温度80‑95℃，共混时间20‑40min，共混均匀；步骤3：共混处理得到的生胶自然冷却后进行硫化处理，硫化温度145‑155℃，压力18‑22MPa，保压时间55‑60min，得到新型橡胶复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：分别对杜仲胶与天然橡胶进行炼胶处理，其中杜仲胶炼胶时的炼胶温度为70-100℃，时间为20-45min；步骤2：将步骤1得到的杜仲胶和天然橡胶分别在室温下静置处理，之后进行共混处理，共混处理时加入石墨烯和助剂，其中杜仲胶与天然橡胶之间的质量比为1：(7-9.5)，石墨烯质量占杜仲胶与天然橡胶总质量的2-20％，共混温度80-95℃，共混时间20-40min，共混均匀；步骤3：共混处理得到的生胶自然冷却后进行硫化处理，硫化温度145-155℃，压力18-22MPa，保压时间55-60min，得到新型橡胶复合材料。2.根据权利要求1所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，其特征在于：步骤1中杜仲胶的重均分子量为1.5-2.0×105，天然橡胶的重均分子量为1.2-1.6×105。3.根据权利要求1所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，其特征在于：步骤1中杜仲胶炼胶时炼胶温度为78-85℃，时间为25-32min。4.根据权利要求1所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，其特征在于：步骤2中共混温度90℃，共混时间30min。5.根据权利要求1所述三元共混制备新型橡胶复合材料的方法，其特征在于：步骤2中，石墨烯质量占杜仲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞舟，张永春，张卫亮，郭便，
申请(专利权)人：宝鸡文理学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61