一种石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料及其制备方法，由包括以下重量份的原料制成：天然橡胶76～84份、稀土异戊橡胶16～22份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物10～14份、硅烷偶联剂改性玻璃纤维3～5份、硅烷偶联剂改性玄武岩纤维3.6～4.4份、石墨烯2.5～3份、发泡剂1.8～2.4份、微孔调节剂0.9～1.2份、聚乙烯蜡1.5～2.1份、马来酸酐接枝聚乙烯1.1～1.5份、交联剂1.6～2.2份、抗氧化剂3～5份、热稳定剂3～5份。本发明专利技术的产品密度低，具有超轻性；且压缩永久变形率低，回弹性好，耐用，使用过程中不易变形；拉伸强度和断裂伸长率等力学性能好，很好地兼顾了超轻性和优良的力学性能。

A kind of graphene natural rubber foaming polymer composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料及其制备方法
本专利技术涉及橡胶制品
，具体涉及一种石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料及其制备方法。
技术介绍
天然橡胶(NR)是一种以顺-1，4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其成分中91％～94％是橡胶烃(顺-1，4-聚异戊二烯)，其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。一般为片状固体，相对密度0.94，折射率1.522，弹性模量2～4MPa，130～140℃时软化，150～160℃粘软，200℃时开始降解。常温下有较高弹性，略有塑性，低温时结晶硬化。有较好的耐碱性，但不耐强酸。不溶于水、低级酮和醇类，在非极性溶剂如三氯甲烷、四氯化碳等中能溶胀。天然橡胶的结构主要是大分子的链结构，分子量及其分布和聚集态结构，天然橡胶的大分子链结构单元是异戊二烯，大分子链主要是由聚异烯构成的，橡胶中含量占百分之九十七以上，其分子链上有醛基，每条大分子链上平均有一个，正是醛基在发生缩合或与蛋白质分解产物发生反应形成支化，交联，使得橡胶贮存中粘度增加，天然橡胶大分子链上还有环氧基的，比较活跃。天然胶的大分子末端推断一般为二甲基烯丙基，另一端为焦磷酸酯基，端基，分子链的醛基以及聚合的元素都很少，在天然橡胶的分子量及其分布方面，其分子量的范围较宽，据国外报道，绝大多数分子量在三万个左右，天然的生胶，混炼胶，硫化胶的强度都比较高，一般天然橡胶强度可达三兆帕。天然橡胶的机械强度高主要原因在于它是自补强橡胶系列，当拉伸时会使大分子链沿应力方向取向形成结晶，晶粒分无定形大分子中起到了补强作用，未进行扩张的强度同样高的原因为其内部结构中微小粒子的紧密凝集而致。天然橡胶是橡胶材料中物理力学性能与工艺加工性能协调性最好的品种，目前已被广泛应用于日常生活、医疗卫生、交通运输、农业、科学试验、国防等领域。随着社会的发展，人们对产品的性能提出了更高的要求，比如：橡胶发泡鞋底，传统橡胶发泡鞋底重量大、耐磨性能达不到要求，并且抗热收缩差，往往需要对其进行改性。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。近年来有不少利用石墨烯对橡胶材料进行改性的研究，并取得了良好的效果。但在石墨烯的应用过程中发现，石墨烯片层结构存在较强的范德华力或者氢键灯相互作用，使其极易发生团聚而不能均匀稳定的分散。通常，人们通过化学接枝将羧基、羟基、氨基等一些有机官能团街道石墨烯表面对其进行改性，从而提高石墨烯在高分子聚合物中的分散性。但这种方法破坏了石墨烯的晶体结构，极大地影响了石墨烯本身的性能。此外，目前所使用的天然橡胶发泡材料还存在以下问题：1、要么质量不够轻，显得笨重，无法满足超轻的使用需求；2、要么发泡后的拉伸强度和断裂伸长率等力学性能差，压缩永久变形率高，使用过程中容易发生无法恢复的形变，无法满足使用要求。总之，不能兼顾超轻性和优良的力学性能。
技术实现思路
基于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料及其制备方法，可有效解决以上问题。为解决以上技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料，由包括以下重量份的原料制成：天然橡胶76～84份、稀土异戊橡胶16～22份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10～14份、硅烷偶联剂改性玻璃纤维3～5份、硅烷偶联剂改性玄武岩纤维3.6～4.4份、石墨烯2.5～3份、发泡剂1.8～2.4份、微孔调节剂0.9～1.2份、聚乙烯蜡1.5～2.1份、马来酸酐接枝聚乙烯1.1～1.5份、交联剂1.6～2.2份、抗氧化剂3～5份、热稳定剂3～5份；所述石墨烯为纳米石墨烯微片；所述微孔调节剂为甲酸锌和异辛酸锌的混合物；所述交联剂为硫磺和二丙烯酸锌的混合物。优选的，所述石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料由包括以下重量份的原料制成：天然橡胶80份、稀土异戊橡胶19份、乙烯-醋酸乙烯共聚物12份、硅烷偶联剂改性玻璃纤维4份、硅烷偶联剂改性玄武岩纤维4份、石墨烯2.8份、发泡剂2.1份、微孔调节剂1.1份、聚乙烯蜡1.8份、马来酸酐接枝聚乙烯1.3份、交联剂1.9份、抗氧化剂4份、热稳定剂4份。优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的VA含量为30～35。优选的，所述甲酸锌和异辛酸锌的混合物中甲酸锌和异辛酸锌两者的质量之比为1：(0.58～0.65)。优选的，所述纳米石墨烯微片的厚度为1～10nm。优选的，所述硫磺和二丙烯酸锌的混合物中硫磺和二丙烯酸锌的质量之比为1：(0.3～0.4)。优选的，所述发泡剂为AC发泡剂。优选的，所述抗氧化剂为防老剂4010NA-M。优选的，所述热稳定剂为质量之比为1：1的硬脂酸锌和硬脂酸的混合物。本专利技术还提供一种所述的石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料的制备方法，包括下列步骤：A、按重量份分别称取天然橡胶、稀土异戊橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂改性玻璃纤维、硅烷偶联剂改性玄武岩纤维、石墨烯、发泡剂、微孔调节剂、聚乙烯蜡、马来酸酐接枝聚乙烯、交联剂、抗氧化剂和热稳定剂；B、将天然橡胶送入密炼机，在温度为144～148℃的条件下进行素炼12～14min，出料；素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；C、将经步骤B素炼处理好的天然橡胶与稀土异戊橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂改性玻璃纤维、硅烷偶联剂改性玄武岩纤维、石墨烯、聚乙烯蜡、马来酸酐接枝聚乙烯一起送入密炼机，在温度为83～87℃的条件下密炼11～14min；然后在温度为104～108℃的条件下密炼9～12min；然后加入交联剂、发泡剂、微孔调节剂、抗氧化剂和热稳定剂，在温度为118～122℃的条件下密炼8～10min，出料，得到密炼胶混合物；D、将步骤C得到的密炼胶混合物送入开炼机，在开炼机上打薄2～4次，出片，得到开炼胶混合物；E、最后将开炼胶混合物送入模具中热压发泡，并冷却成型，再进行裁样，得到所述石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料。本专利技术的石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料主要用做鞋底材料，其应用领域不限于鞋材领域，还可用于其他领域。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本专利技术的石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的天然橡胶、稀土异戊橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷偶联剂改性玻璃纤维、硅烷偶联剂改性玄武岩纤维、石墨烯、发泡剂、微孔调节剂、聚乙烯蜡、马来酸酐接枝聚乙烯、交联剂、抗氧化剂和热稳定剂，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，提升产品的质量稳定性，制得的石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料的密度低，密度远低于普通天然橡胶发泡材料，具有超轻性；且压缩永久变形率低，压缩永久变形率明显低于普通天然橡胶发泡材料，回弹性好，耐用，使用过程中不易变形；拉伸强度和断裂伸长率也均大幅优于普通天然橡胶发泡材料，力学性能好，很好地兼顾了超轻性和优良的力学性能，具有广阔的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：/n天然橡胶76～84份、稀土异戊橡胶16～22份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10～14份、硅烷偶联剂改性玻璃纤维3～5份、硅烷偶联剂改性玄武岩纤维3.6～4.4份、石墨烯2.5～3份、发泡剂1.8～2.4份、微孔调节剂0.9～1.2份、聚乙烯蜡1.5～2.1份、马来酸酐接枝聚乙烯1.1～1.5份、交联剂1.6～2.2份、抗氧化剂3～5份、热稳定剂3～5份；所述石墨烯为纳米石墨烯微片；所述微孔调节剂为甲酸锌和异辛酸锌的混合物；所述交联剂为硫磺和二丙烯酸锌的混合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：
天然橡胶76～84份、稀土异戊橡胶16～22份、乙烯-醋酸乙烯共聚物10～14份、硅烷偶联剂改性玻璃纤维3～5份、硅烷偶联剂改性玄武岩纤维3.6～4.4份、石墨烯2.5～3份、发泡剂1.8～2.4份、微孔调节剂0.9～1.2份、聚乙烯蜡1.5～2.1份、马来酸酐接枝聚乙烯1.1～1.5份、交联剂1.6～2.2份、抗氧化剂3～5份、热稳定剂3～5份；所述石墨烯为纳米石墨烯微片；所述微孔调节剂为甲酸锌和异辛酸锌的混合物；所述交联剂为硫磺和二丙烯酸锌的混合物。


2.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料，其特征在于，所述石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料由包括以下重量份的原料制成：天然橡胶80份、稀土异戊橡胶19份、乙烯-醋酸乙烯共聚物12份、硅烷偶联剂改性玻璃纤维4份、硅烷偶联剂改性玄武岩纤维4份、石墨烯2.8份、发泡剂2.1份、微孔调节剂1.1份、聚乙烯蜡1.8份、马来酸酐接枝聚乙烯1.3份、交联剂1.9份、抗氧化剂4份、热稳定剂4份。


3.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的VA含量为30～35。


4.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料，其特征在于，所述甲酸锌和异辛酸锌的混合物中甲酸锌和异辛酸锌两者的质量之比为1：(0.58～0.65)。


5.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料，其特征在于，所述纳米石墨烯微片的厚度为1～10nm。


6.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶发泡高分子复合材料，其特征在于，所述硫磺和二丙烯酸锌的混合物中硫磺和二...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁天宁，丁德材，丁幼丝，
申请(专利权)人：福建五持恒科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35