一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料，由下述重量份的原料制得：氯化天然橡胶35‐45，丁苯橡胶15‐25，玻璃纤维10‐15，纳米二氧化硅3‐5，壳聚糖2‐3，石墨粉1‐3，硅酸钙4‐6，石蜡2‐5，硼酸锌1‐2，氧化锌1‐2。采用氯化天然橡胶、丁苯橡胶及玻璃纤维经过初步混合后与氧化石墨烯、石蜡混合改性，再辅以纳米二氧化硅、硅酸钙、硼酸锌、氧化锌等相关填充材料及阻燃材料，最后经混炼挤出造粒。该材料的加工过程及原料搭配，解决了材料之间分散性及混合均匀性等问题，获得复合材料具备散热性好、导静电性能好、阻燃性能好、强度高且耐磨性好等优点，广泛用于轮胎的子口、胎侧及胎冠等。

Tire modified graphene modified rubber composite material and preparation method thereof

The invention discloses a special graphene modified rubber compound modified material for tire, which is prepared from the following weight components: chlorinated natural rubber 35 45, styrene-butadiene rubber 15 Zinc 1 to 2. Chlorinated natural rubber, styrene-butadiene rubber and glass fiber were mixed with graphene oxide and paraffin to modify, and then nano-silica, calcium silicate, zinc borate, zinc oxide and other related filling materials and flame retardant materials were added. Finally, granulated by mixing extrusion. The material processing process and raw material collocation have solved the problems of dispersion and mixing uniformity among materials. The composite material has the advantages of good heat dissipation, good static conductivity, good flame retardancy, high strength and good wear resistance. It is widely used in tire's sub-ports, side and crown.

【技术实现步骤摘要】
一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料及其制备方法。
技术介绍
随着社会的快速发展，人们的生活水平逐渐提高，汽车的使用量也在逐年增长，对于汽车轮胎的需求量也越来越多。2015年全球轮胎市场价值1800亿美元，根据米其林的预测，2020年全球轮胎市场价值有望达到1998亿美元。2012年全球绿色轮胎市场价值448亿美元，2013‐2020年绿色轮胎市场有望以9.5％的年均复合增长率增长，2020年达到926亿美元，占全球轮胎市场的46.5％。轮胎的未来发展将朝着高环保、低消耗、超安全的绿色轮胎方向发展。石墨烯是目前世界上发现的最薄、最坚硬导电导热性能最强的新型纳米材料，具有突出的导电性、导热性以及优异的力学性能。将石墨烯应用于轮胎产品，其独特的二维蜂巢状结构对于橡胶的特殊补强作用会优化橡胶的整个填料网络结构，一方面形成有效的导体网路结构，另一方面对轮胎自身的机械强度也有相应的优化。因此，将石墨烯与橡胶结合用于轮胎生产将是未来发展趋势，但是在实际应用过程发现了二者间相容性差、石墨烯材料在混炼中易飞扬、易聚集和难分散等缺陷。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料，由下述重量份的原料制得：氯化天然橡胶35‐45，丁苯橡胶15‐25，玻璃纤维10‐15，纳米二氧化硅3‐5，壳聚糖2‐3，石墨粉1‐3，硅酸钙4‐6，石蜡2‐5，硼酸锌1‐2，氧化锌1‐2。所述氯化天然橡胶是将块状天然橡胶经造粒机切成小颗粒状，然后将其加入反应釜中，向反应釜中通入氯气，达到一定压力后，升温并经过初步搅拌混合后置于超声波装置内，保持在一定温度下反应一段时间即在超声波环境下，促使氯气对天然橡胶表面氧化改性后，反应结束后，利用尾气处理装置吸收反应釜中的氯气后，产物经水洗、离心脱酸、用碳酸钠溶液中和后离心脱水、经过一定温度干燥一段时间，得到颗粒状氯化天然橡胶。所述氯化天然橡胶制备中通入氯气后压力达到0.35‐0.45MPa，温度保持在120‐160℃，反应时间25‐35min；超声波频率控制在350‐420MHz；后处理部分温度保持在65‐75℃，时间40‐50min。优选的，氯化天然橡胶制备中通入氯气后压力达到0.38MPa，温度保持在132℃，反应时间28min；超声波频率控制在396MHz；后处理部分温度保持在69℃，时间44min。一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将石墨粉、浓硝酸及浓硝酸加入反应器中，搅拌混合均匀，然后搅拌下加入高锰酸钾，然后借助于微波加热方式，在搅拌情况下充分反应，最后将得到的反应液进行离心分离的氧化石墨烯悬浮液，再加入盐酸溶液中和后，过滤即可得氧化石墨烯滤饼真空干燥即可得到氧化石墨烯；(2)步骤(1)得到的氧化石墨烯与壳聚糖置于反应釜中搅拌充分混合，备用；(3)氯化天然橡胶、丁苯橡胶及玻璃纤维置于高速搅拌混合机中高速一次混合，加入石蜡和步骤(2)中得到的复合物进行二次混合，再加入纳米二氧化硅、硅酸钙、硼酸锌、氧化锌进行三次混合改性；(4)将步骤(3)中的组合物输送置密炼机中进行充分混炼，输送至螺杆挤出机中挤出造粒冷却后得到颗粒状轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料。所述步骤(1)搅拌速度控制在262‐345r/min，超声波频率控制在456‐586MHz；步骤(2)中搅拌速度420‐530r/min。所述步骤(3)高速搅拌混合机一次混合温度为95‐110℃，转速为310‐370r/min，时间为10‐20min；二次混合温度为145‐155℃，转速为658‐748r/min，时间为20‐30min；三次混合温度为170‐180℃，转速为760‐810r/min，时间为12‐16min。所述步骤(4)中密炼机温度为160‐175℃，转速为670‐720r/min；螺杆挤出机温度为180‐190℃，转速为172‐185r/min采用循环水冷却装置将其冷却至室温。优选的，步骤(1)搅拌速度控制在285r/min，超声波频率控制在472MHz；步骤(2)中搅拌速度500r/min。优选的，步骤(3)高速搅拌混合机一次混合温度为97℃，转速为330r/min，时间为12min；二次混合温度为147℃，转速为680r/min，时间为23min；三次混合温度为172℃，转速为782r/min，时间为14min。优选的，步骤(4)中密炼机温度为171℃，转速为692r/min；螺杆挤出机温度为185℃，转速为179r/min采用循环水冷却装置将其冷却至室温。本专利技术的优点是：本专利技术采用氯化天然橡胶、丁苯橡胶及玻璃纤维经过初步混合后与氧化石墨烯、石蜡混合改性，再辅以纳米二氧化硅、硅酸钙、硼酸锌、氧化锌等相关填充材料及阻燃材料，最后经过混炼挤出造粒即可。采用氯化天然橡胶解决了与丁苯橡胶及玻璃纤维的相容性；采用石蜡辅以高速搅拌混合促使了氧化石墨烯与上段混合料的结合作用，解决了石墨烯材料在混炼中易飞扬、易聚集和难分散等技术难题；该颗粒状轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料具备散热性好、导静电性能好、阻燃性能好、强度高且耐磨性好等优点，广泛用于轮胎的子口、胎侧及胎冠等，实现了安全性、导静电功能和绿色环保的统一，具有优异的制动性能，能有效提高行车安全性；具有突出的低滚阻特性，能有效减少油耗、降低二氧化碳等气体排放；满足普通汽车对高性能轮胎的需求，可以广泛应用于易燃易爆品运输车、电子设备专用车、军警用特种车辆等，对电动汽车特别无人驾驶车消除车体静电具有不可替代的优势。具体实施方式实施例1一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料，由下述重量份的原料制得：氯化天然橡胶37，丁苯橡胶22，玻璃纤维12，纳米二氧化硅3，壳聚糖2，石墨粉2，硅酸钙5，石蜡4，硼酸锌2，氧化锌2。其中，氯化天然橡胶是将块状天然橡胶经造粒机切成小颗粒状，然后将其加入反应釜中，向反应釜中通入氯气，达到0.38MPa压力后，升温并经过初步搅拌混合后置于超声波装置内，其中超声波频率控制在396MHz，保持在132℃的温度下反应28min即在超声波环境下，促使氯气对天然橡胶表面氧化改性后，反应结束后，利用尾气处理装置吸收反应釜中的氯气后，产物经水洗、离心脱酸、用碳酸钠溶液中和后离心脱水、经过69℃的温度干燥44min，得到颗粒状氯化天然橡胶。一种高轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将石墨粉、浓硝酸及浓硝酸加入反应器中，搅拌混合均匀，然后搅拌下加入高锰酸钾，然后借助于微波加热方式，在搅拌情况下充分反应，最后将得到的反应液进行离心分离的氧化石墨烯悬浮液，再加入盐酸溶液中和后，过滤即可得氧化石墨烯滤饼真空干燥即可得到氧化石墨烯，其中搅拌速度控制在285r/min，超声波频率控制在472MHz；(2)步骤(1)得到的氧化石墨烯与壳聚糖置于反应釜中搅拌充分混合，备用，其中搅拌速度500r/min；(3)氯化天然橡胶、丁苯橡胶及玻璃纤维置于高速搅拌混合机中高速一次混合，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：氯化天然橡胶35‐45，丁苯橡胶15‐25，玻璃纤维10‐15，纳米二氧化硅3‐5，壳聚糖2‐3，石墨粉1‐3，硅酸钙4‐6，石蜡2‐5，硼酸锌1‐2，氧化锌1‐2。

【技术特征摘要】
1.一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：氯化天然橡胶35‐45，丁苯橡胶15‐25，玻璃纤维10‐15，纳米二氧化硅3‐5，壳聚糖2‐3，石墨粉1‐3，硅酸钙4‐6，石蜡2‐5，硼酸锌1‐2，氧化锌1‐2。2.根据权利要求1所述的轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料，其特征在于：所述氯化天然橡胶是将块状天然橡胶经造粒机切成小颗粒状，然后将其加入反应釜中，向反应釜中通入氯气，达到一定压力后，升温并经过初步搅拌混合后置于超声波装置内，保持在一定温度下反应一段时间即在超声波环境下，促使氯气对天然橡胶表面氧化改性后，反应结束后，利用尾气处理装置吸收反应釜中的氯气后，产物经水洗、离心脱酸、用碳酸钠溶液中和后离心脱水、经过一定温度干燥一段时间，得到颗粒状氯化天然橡胶。3.根据权利要求1所述的轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料，其特征在于：所述氯化天然橡胶制备中通入氯气后压力达到0.35‐0.45MPa，温度保持在120‐160℃，反应时间25‐35min；超声波频率控制在396MHz；后处理部分温度保持在65‐75℃，时间40‐50min。4.根据权利要求1‐3任一所述的轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将石墨粉、浓硝酸及浓硝酸加入反应器中，搅拌混合均匀，然后搅拌下加入高锰酸钾，然后借助于微波加热方式，在搅拌情况下充分反应，最后将得到的反应液进行离心分离的氧化石墨烯悬浮液，再加入盐酸溶液中和后，过滤即...

【专利技术属性】
技术研发人员：高秋红，
申请(专利权)人：佛山市万善环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44