高分散石墨烯-橡胶母粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高分散石墨烯‑橡胶母粒及其制备方法。所述的石墨烯‑橡胶母粒包括如下组分：30‑40wt％石墨烯，40‑50wt％橡胶基体，1‑3wt％醇醚磷酸酯，1‑3wt％醇醚葡糖苷，1‑3wt％脂肪酸甲酯乙氧基化物,1‑5wt％山梨酸锌,5‑10wt％环烷油。本发明专利技术提供的高分散石墨烯‑橡胶母粒中，石墨烯的有效含量可高达40wt％，这大大提升了石墨烯的运输效率，且高含量的石墨烯‑橡胶母粒能够满足不同橡胶产品对石墨烯添加量的不同需求；而低含量的橡胶基体，避免了有效降低因基体橡胶与产品橡胶之间相容性差而对产品造成的影响，这进一步扩大了石墨烯‑橡胶母粒的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
高分散石墨烯-橡胶母粒及其制备方法
本专利技术特别涉及一种高分散石墨烯-橡胶母粒及其制备方法，属于高分子材料

技术介绍
石墨烯作为一种新型纳米材料，具有超高的力学性能(模量约1100GPa，断裂强度约130GPa)、低密度、高电子迁移率(高达2×104cm2(VS))、高导热性能以及高异向性(面内5000W/(mK)，面外2W/(mK))等，石墨烯因其全方面的卓越性能，被称为“新材料之王”，目前将石墨烯添加至聚合物中提升聚合物性能的研究已经层出不穷，经过国内外学者和工程技术人员的研究发现，石墨烯能够有效增强聚合物的机械强度、导热导电性等多方面性能，正是得益于石墨烯如此优异的综合性能，石墨烯在高分子材料尤其是橡胶行业具有广阔的应用前景。目前，关于石墨烯在橡胶方面的应用的研究和报道层出不穷，经过各大科研机构和企业研究，石墨烯的应用技术已经基本成型，而石墨烯对橡胶材料的性能也有较大程度的提升，石墨烯的大规模应用已经提上日程。但是，由于石墨烯比表面积较大，质量较轻，在实际应用中添加较为困难，因此，石墨烯母粒是解决石墨烯添加困难的有效手段。石墨烯由于其独特的结构，在聚合物中极易团聚，且分散稳定性较差，因此，寻找一种有效的助剂解决石墨烯分散困难和分散稳定性差的问题，对于石墨烯的大规模应用具有重要意义。中国专利CN105017742A提出了一种制备石墨烯色母粒的方法：首先对石墨烯表面处理，随后将处理后的石墨烯与载体树脂、导电炭黑以及其余助剂通过密炼机共混，最后挤出造粒得到导静电石墨烯色母粒。但是该方法首先需要对石墨烯进行预处理，操作工艺复杂，无法大规模生产，其次该方法将预处理后的石墨烯通过密炼的形式添加进橡胶中，由于石墨烯片层之间相互作用力较强，很难分散，仅仅通过机械剪切力无法使石墨烯良好分散。中国专利CN106700520A公开了一种利用溶液混合的方法制备石墨烯母粒的方法，首先将石墨烯分散液和改性剂溶液共混超声震荡，得到修饰过的石墨烯分散液，随后将尼龙6溶液加入到修饰过的石墨烯分散液中，混合，干燥，最终得到石墨烯母粒。但是该法在制备母粒过程中需要使用大量溶剂，且溶剂毒性较强，另外石墨烯在修饰的过程中，需要超声处理，无法实现大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种高分散石墨烯-橡胶母粒及其制备方法，以克服现有技术的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种高分散石墨烯-橡胶母粒，包括按重量分数计的如下组分：30-40wt％石墨烯，40-50wt％橡胶基体，1-3wt％醇醚磷酸酯，1-3wt％醇醚葡糖苷，1-3wt％脂肪酸甲酯乙氧基化物,1-5wt％山梨酸锌,5-10wt％环烷油。本专利技术实施例还提供了一种制备所述的高分散石墨烯-橡胶母粒的方法，包括：提供包含橡胶基体的水性胶乳；将醇醚磷酸酯、醇醚葡糖苷、脂肪酸甲酯乙氧基化物溶解于所述水性胶乳中，将石墨烯迅速分散于所述水性胶乳中，再进行絮凝，形成预分散石墨烯胶块；将所述预分散石墨烯胶块、山梨酸锌、环烷油于密炼机中进行混炼，之后进行排胶、挤出、造粒，获得高分散石墨烯-橡胶母粒。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：(1)本专利技术使用醇醚磷酸酯,醇醚葡糖苷,脂肪酸甲酯乙氧基化物的复配分散体系,能够很好的改善石墨烯和橡胶之间的界面作用力，使其与橡胶基体能够更好的融合，使石墨烯能够均匀的分散在橡胶基体之中，达到使石墨烯预分散的目的；(2)醇醚磷酸酯,醇醚葡糖苷,脂肪酸甲酯乙氧基化物与石墨烯之间结合无需进行复杂的预处理，在液相搅拌的过程中即可实现，实际操作工艺简单，适合大规模生产。(3)本专利技术所采用原料及助剂均无污染性，且操作工艺无需使用有机溶剂，因此，制备过程绿色环保，适合当前环保理念；(4)在混炼的过程中添加山梨酸锌能够进一步稳定石墨烯在橡胶基体中的分散性，防止石墨烯在高温条件下因高温而出现团聚，维持石墨烯的分散稳定性；(5)由于石墨烯比表面积极大，导致堆积密度仅为0.03-0.05g/cm3，石墨烯在运输和使用的过程中极易扬尘，而且较小的堆积密度导致在称量定量石墨烯时由于堆积体积过大而无法做到准确称量；如果采用密炼机直接添加，由于石墨烯堆积体积过大，通常需要多次才能将一定量石墨烯添加进容积有限的密炼机混炼室中，而多次添加就会延长混炼时间，影响生产效率，甚至是影响混炼质量；首先，本专利技术通过气流输送的方法将石墨烯直接添加进胶乳中，石墨烯在与胶乳接触时，会被胶乳中的溶剂所浸润，成功解决了石墨烯极易扬尘的问题；其次，当石墨烯被溶剂浸润后，在机械搅拌的作用下，被浸润的石墨烯迅速分散在胶乳中，避免了石墨烯团聚的问题，由于胶乳的阻力明显小于固体橡胶的阻力，所以在胶乳中石墨烯的分散程度要明显优于密炼法中石墨烯的分散程度；(6)本专利技术提供的高分散石墨烯-橡胶母粒中，石墨烯的有效含量可高达40wt％，这大大提升了石墨烯的运输效率，且高含量的石墨烯-橡胶母粒能够满足不同橡胶产品对石墨烯添加量的不同需求；而低含量的橡胶基体，避免了有效降低因基体橡胶与产品橡胶之间相容性差而对产品造成的影响，这进一步扩大了墨烯-橡胶母粒的应用范围。附图说明图1是本专利技术实施例1获得的高分散石墨烯-橡胶母粒的电镜图；图2是本专利技术对比例1获得的石墨烯-橡胶母粒的电镜图；图3为1g粉体石墨烯的照片；图4为本专利技术实施例2中石墨烯有效量为1g的高分散石墨烯-橡胶母粒的照片。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例提供了一种高分散石墨烯-橡胶母粒，包括如下组分：30-40wt％石墨烯，40-50wt％橡胶基体，1-3wt％醇醚磷酸酯，1-3wt％醇醚葡糖苷，1-3wt％脂肪酸甲酯乙氧基化物,1-5wt％山梨酸锌,5-10wt％环烷油。优选的，所述醇醚磷酸酯包括月桂醇醚磷酸酯、异辛醇醚磷酸酯、十四醇醚磷酸酯中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。优选的，所述醇醚葡糖苷包括椰油醇醚葡糖苷、葵醇醚葡糖苷中的任意一种或两种的组合，但不限于此。优选的，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物包括椰油酸甲酯乙氧基化物、硬脂酸甲酯乙氧基化物、蓖麻油酸甲酯乙氧基化物、月桂酸甲酯乙氧基化物中的任意一种或两种以上组合，但不限于此。优选的，所述石墨烯为粉体石墨烯。优选的，所述粉体石墨烯的厚度为1-10nm，片径为0.5-10μm。优选的，所述橡胶基体包括天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶中的任意一种，但不限于此。优选的，所述橡胶基体的固含量为40-60wt％。本专利技术实施例还提供了一种所述的高分散石墨烯-橡胶母粒的制备方法，包括：提供包含橡胶基体的水性胶乳；将醇醚磷酸酯、醇醚葡糖苷、脂肪酸甲酯乙氧基化物溶解于所述水性胶乳中，将石墨烯迅速分散于所述水性胶乳中，再进行絮凝，形成预分散石墨烯胶块；将所述预分散石墨烯胶块、山梨酸锌、环烷油于密炼机中进行混炼，之后进行排胶、挤出、造粒，获得高分散石墨烯-橡胶母粒。进一步的，所述的制备方法包括：采用气流输送方式将石墨烯加入所述水性胶乳内，石墨烯的输送速度为5-10Kg/min。进一步的，所述预分散石墨烯胶块中的石墨烯含量为40-50wt％。进一步的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分散石墨烯‑橡胶母粒，其特征在于包括按重量分数计的如下组分：30‑40wt％石墨烯，40‑50wt％橡胶基体，1‑3wt％醇醚磷酸酯，1‑3wt％醇醚葡糖苷，1‑3wt％脂肪酸甲酯乙氧基化物,1‑5wt％山梨酸锌,5‑10wt％环烷油。

【技术特征摘要】
1.一种高分散石墨烯-橡胶母粒，其特征在于包括按重量分数计的如下组分：30-40wt％石墨烯，40-50wt％橡胶基体，1-3wt％醇醚磷酸酯，1-3wt％醇醚葡糖苷，1-3wt％脂肪酸甲酯乙氧基化物,1-5wt％山梨酸锌,5-10wt％环烷油。2.根据权利要求1所述的高分散石墨烯-橡胶母粒，其特征在于：所述醇醚磷酸酯包括月桂醇醚磷酸酯、异辛醇醚磷酸酯、十四醇醚磷酸酯中的任意一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的高分散石墨烯-橡胶母粒，其特征在于：所述醇醚葡糖苷包括椰油醇醚葡糖苷、葵醇醚葡糖苷中的任意一种或两种的组合。4.根据权利要求1所述的高分散石墨烯-橡胶母粒，其特征在于：所述脂肪酸甲酯乙氧基化物包括椰油酸甲酯乙氧基化物、硬脂酸甲酯乙氧基化物、蓖麻油酸甲酯乙氧基化物、月桂酸甲酯乙氧基化物中的任意一种或两种以上组合。5.根据权利要求1所述的高分散石墨烯-橡胶母粒，其特征在于：所述石墨烯为粉体石墨烯；和/或，所述石墨烯的厚度为1-10nm，片径为0.5-10μm。6.根据权利要求1所述的高分散石墨烯-橡胶母粒，其特征在于：所述橡胶基体包括天然橡胶、丁苯橡胶、丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：常明强，张凌，孙淑华，
申请(专利权)人：多凌新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33