一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯15‑25份、丁晴橡胶58‑70份、白炭黑20‑40份、偶联剂3‑5份、硬脂酸3‑5份、纳米氧化锌15‑22份、分散均匀助剂02‑0.4份、抗氧化剂3‑9份和增塑剂10‑20份，先将丁晴橡胶放入密炼机塑炼20~50分钟，温度控制在90℃以下，冷却至室温，如此反复4次，然后加入氧化石墨烯混合。该氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法，加了氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的母胶以后橡胶产品的物理性能指标明显提高，避免了因氧化石墨烯由于其密度低，造成加料困难，在混合时容易发生物料混合不匀的问题。

A Graphite Oxide/Butadiene Rubber Nanocomposites and Its Preparation Method

The invention discloses a graphene oxide/butadiene-fine rubber nanocomposite and its preparation method. The raw materials of the nanocomposite include: graphene oxide 15 25 phr, butadiene-fine rubber 58 70 phr, white carbon 20 40 phr, coupling agent 3 5 phr, stearic acid 3 5 phr, nano zinc oxide 15 22 phr, uniform dispersant 02 0.4 phr, antioxidant 3 9 phr and plasticizer 10 phr, first, respectively. The butadiene-fine rubber was put into the mixer for 20 to 50 minutes, and the temperature was controlled below 90 C. The rubber was cooled to room temperature. It was repeated four times and then mixed with graphene oxide. The graphene oxide/butadiene-acrylic rubber nanocomposites and their preparation methods have significantly improved the physical properties of rubber products after adding the masterbatch of graphene oxide/butadiene-acrylic rubber nanocomposites, which avoids the difficulty of feeding graphene oxide due to its low density and the problem of uneven mixing of materials during mixing.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法
本专利技术涉及橡胶复合材料
，具体为一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法。
技术介绍
2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（AndreGeim）和康斯坦丁·诺沃消洛夫（KonstantinNovoselov）发现了石墨烯，它的力学特性是强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa，而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa，由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。现将其力学特性运用到丁晴橡胶（NBR）纳米复合材料中，将明显改进丁晴橡胶（NBR）纳米复合材料的强度特性。目前氧化石墨烯/丁晴橡胶（NBR）纳米复合材料常用的混合物是炭黑（Carbon.nanotubes）、白炭黑（Silica）、偶联剂（Coupingreagent）、硬脂酸（Stearicacid）、氧化锌（Zincoxide）、抗氧化剂2246（RubberAntioxidant2246）、分散均匀助剂（WB212）；常用的制备方法有分层塑炼法、分段塑炼法和聚合混炼法。使用最为普遍的是分段塑炼法和聚合混炼法，然而在分段塑炼法和聚合混炼法的过程中丁晴胶会受到强力的剪切作用，填料会均匀地分散在聚合物熔体中，而氧化石墨烯由于其密度低，造成加料困难，在混合时容易发生物料混合不匀的问题，使生产无法有序正常的进行。专利技术内容（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法，解决了分段塑炼法和聚合混炼法的过程中丁晴胶会受到强力的剪切作用，填料会均匀地分散在聚合物熔体中，而氧化石墨烯由于其密度低，造成加料困难，在混合时容易发生物料混合不匀的问题，使生产无法有序正常进行的问题。（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯15-25份、丁晴橡胶58-70份、白炭黑20-40份、偶联剂3-5份、硬脂酸3-5份、纳米氧化锌15-22份、分散均匀助剂02-0.4份、抗氧化剂3-9份和增塑剂10-20份。优选的，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯17-27份、丁晴橡胶60-72份、炭黑22-42份、硬脂酸5-8份、纳米氧化锌17-24份、分散均匀助剂0.4-0.6份、抗氧化剂5-11份和增塑剂12-22份。优选的，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯19-29份、丁晴橡胶62-74份、炭黑24-44份、硬脂酸8-10份、纳米氧化锌19-26份、分散均匀助剂0.6-0.8份、抗氧化剂7-13份和增塑剂14-24份。本专利技术还公开了一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：步骤一：先将丁晴橡胶放入密炼机塑炼20~50分钟，温度控制在90℃以下，冷却至室温，如此反复4次，然后加入氧化石墨烯混合，在80~100℃下混合1~1.5小时，停放24小时，再加入炭黑混合2~2.5小时，温度控制在80~100℃，停放24小时，既制得氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的基料；步骤二：将偶联剂、硬脂酸、纳米氧化锌、分散均匀助剂、抗氧化剂和增塑剂混合搅拌4~6小时，温度控制在20~30℃，得到浆料，停放24小时；步骤三：再分别蜂王浆精华50-100克，芦荟汁精华100-150克依次倒入在步骤二内的试剂瓶中，静止30-40分钟，再搅拌至均匀即可；步骤四：将上述混合胶料投入到双螺杆挤出机中融熔过滤挤出，挤出工艺：温度：一区150~180℃、二区160~190℃、三区190~205℃、四区150~180℃；挤出压力：10~15Mpa；胶料在整个挤出过程的停留时间：3~5分钟；过滤网目：100目；得到氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的母胶；步骤五：将已过滤完的混合胶料在开炼机上打卷，放入预成型机中，进行造粒、冷却；造粒冷却的工艺：温度：50~80℃；挤出压力：10~19Mpa；口型：直径5~8mm，甩刀速度：5~8转/分钟；得到氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的母胶颗粒，母胶颗粒经过水冷却输送机冷却以后包装冷藏待用，对加了氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的母胶颗粒的橡胶产品与不加母胶颗粒的产品进行对比。（三）有益效果本专利技术提供了一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法。具备以下有益效果：该氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法，加了氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的母胶以后橡胶产品的物理性能指标明显提高，避免了因氧化石墨烯由于其密度低，造成加料困难，在混合时容易发生物料混合不匀的问题，使生产正常的进行。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供三种技术方案：一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法，具体包括如下实施例：实施例1一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯20份、丁晴橡胶60份、白炭黑23份、偶联剂4份、硬脂酸4份、纳米氧化锌17份、分散均匀助剂0.3份、抗氧化剂5份和增塑剂15份。步骤一：先将丁晴橡胶放入密炼机塑炼20~50分钟，温度控制在90℃以下，冷却至室温，如此反复4次，然后加入氧化石墨烯混合，在85下混合1小时，停放24小时，再加入炭黑混合2小时，温度控制在82℃，停放24小时，既制得氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的基料；步骤二：将偶联剂，硬脂酸，纳米氧化锌，分散均匀助剂，抗氧化剂和增塑剂混合搅拌4小时，温度控制在20℃，得到浆料，停放24小时；步骤三：再分别蜂王浆精华50克，芦荟汁精华100克依次倒入在步骤二内的试剂瓶中，静止30分钟，再搅拌至均匀即可；步骤四：将上述混合胶料投入到双螺杆挤出机中融熔过滤挤出，挤出工艺：温度：一区150、二区165℃、三区195℃、四区160℃；挤出压力：12Mpa；胶料在整个挤出过程的停留时间：3分钟；过滤网目：100目；得到氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的母胶；步骤五：将已过滤完的混合胶料在开炼机上打卷，放入预成型机中，进行造粒、冷却；造粒冷却的工艺：温度：65℃；挤出压力：14Mpa；口型：直径6mm，甩刀速度：6转/分钟；得到氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的母胶颗粒，母胶颗粒经过水冷却输送机冷却以后包装冷藏待用，对加了氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的母胶颗粒的橡胶产品与不加母胶颗粒的产品进行对比。实施例2一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯20份、丁晴橡胶65份、炭黑25份、硬脂酸6份、纳米氧化锌17份、分散均匀助剂0.5份、抗氧化剂7份和增塑剂15份。步骤一：先将丁晴橡胶放入密炼机塑炼23分钟，温度控制在90℃以下，冷却至室温，如此反复4次，然后加入氧化石墨烯混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料，其特征在于：其原料按重量份包括有：氧化石墨烯15‑25份、丁晴橡胶58‑70份、白炭黑20‑40份、偶联剂3‑5份、硬脂酸3‑5份、纳米氧化锌15‑22份、分散均匀助剂02‑0.4份、抗氧化剂3‑9份和增塑剂10‑20份。

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料，其特征在于：其原料按重量份包括有：氧化石墨烯15-25份、丁晴橡胶58-70份、白炭黑20-40份、偶联剂3-5份、硬脂酸3-5份、纳米氧化锌15-22份、分散均匀助剂02-0.4份、抗氧化剂3-9份和增塑剂10-20份。2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料，其特征在于：其原料按重量份包括有：氧化石墨烯17-27份、丁晴橡胶60-72份、炭黑22-42份、硬脂酸5-8份、纳米氧化锌17-24份、分散均匀助剂0.4-0.6份、抗氧化剂5-11份和增塑剂12-22份。3.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料，其特征在于：其原料按重量份包括有：氧化石墨烯19-29份、丁晴橡胶62-74份、炭黑24-44份、硬脂酸8-10份、纳米氧化锌19-26份、分散均匀助剂0.6-0.8份、抗氧化剂7-13份和增塑剂14-24份。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：步骤一：先将丁晴橡胶放入密炼机塑炼20~50分钟，温度控制在90℃以下，冷却至室温，如此反复4次，然后加入氧化石墨烯混合，在80~100℃下混合1~1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐毛清，俞辉，高杰亮，叶春初，徐益良，陈炜宗，
申请(专利权)人：江苏康普印刷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32