Ti制造技术

本发明专利技术提供了一种Ti

【技术实现步骤摘要】
Ti3C2-MXene的应用、改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料及制备
本专利技术涉及橡胶复合材料
，尤其涉及一种Ti3C2-MXene的应用、改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料及制备。
技术介绍
NBR(丁腈橡胶)复合材料因其易于制造、成本低以及优异的机械性能而广泛用于飞机、汽车、铁路装备、航空航天装备和国防工业。但是，干摩擦下差的耐磨性制约了其应用。因此，提高NBR复合材料的耐磨性是首要的工作。MXene是2011年报道的材料科学中的一类新型二维金属碳化物、金属氮化物或金属碳氮化物，一直应用于气体吸附、传感器、锂离子电池、电容器、催化、透明导电薄膜和储氢材料方面，但是在聚合物复合材料方面的应用一直未被开发。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Ti3C2-MXene的应用、改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料及制备，将Ti3C2-MXene改性后应用于NBR复合材料，所制备的改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料具有优异的耐磨性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的应用，所述Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的质量百分含量为1～3wt％。本专利技术提供了一种改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene；r>将丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合，依次进行薄通、固化和成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料。优选的，所述氨基硅烷偶联剂为KH550。优选的，所述Ti3C2-MXene、多巴胺和氨基硅烷偶联剂的质量比为(0.5～1.0)：(2～3):(8～10)。优选的，所述改性的温度为50～60℃，时间为24～36h；所述改性Ti3C2-MXene的粒径为5～20μm。优选的，所述丁腈橡胶生胶的型号为2665E或N220S-JSR，所述2665E的丙烯腈含量为29％，门尼粘度为66；所述N220S-JSR的丙烯腈含量41％，门尼粘度为56；所述改性Ti3C2-MXene与丁腈橡胶生胶的质量比为(1～3):100。优选的，所述硫化加工试剂包括ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD、防老剂D、防焦剂CTP、促进剂MBT、促进剂CZ和硫粉。优选的，所述固化的温度为150～170℃，时间为20～40min，压力为8～10MPa。本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料，所述改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料包括NBR基体和氢键掺杂于NBR基体上的改性Ti3C2-MXene，所述改性Ti3C2-MXene为多巴胺和氨基硅烷偶联剂改性Ti3C2-MXene。优选的，所述改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的厚度为10～12mm，摩损率为(3.04～3.28)×10-5mm3/Nm。本专利技术提供了一种Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的应用，所述Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的质量百分含量为1～3wt％。Ti3C2-MXene具有类石墨烯结构的二维片层纳米材料，表面含有F-、OH-基团，使得Nb2C-MXene与其他基体材料具有良好的界面结合性，而良好的界面结合强度能更好的传递应力，提高复合材料的承载能力，增强复合材料的耐磨性能，本专利技术将Ti3C2-MXene改性后应用于NBR复合材料，能够进一步提高NBR复合材料的耐磨性。本专利技术提供了一种改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene；将丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合，依次进行薄通、固化和成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料。本专利技术将Ti3C2-MXene引入NBR材料中，Ti3C2-MXene具有类石墨烯结构的二维片层纳米材料，采用多巴胺、氨基硅烷偶联剂对Ti3C2-MXene进行改性后，Ti3C2-MXene表面连接了-OH、-NH2，使得Ti3C2-MXene与NBR材料具有良好的界面结合性，而良好的界面结合强度能更好的传递应力，减少基体的损耗，提高复合材料的承载能力和耐磨性。本专利技术将Ti3C2-MXene应用到NBR复合材料中以改善其耐磨性，取得了极佳的效果，为高耐磨NBR复合材料的设计提出了指导思想。附图说明图1为实施例1中未改性Ti3C2-MXene粉的表面形貌图；图2为实施例1中改性Ti3C2-MXene的表面形貌图；图3为实施例1中改性前后Ti3C2-MXene的红外谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的应用，所述Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的质量百分含量为1～3wt％。在本专利技术中，所述Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的质量百分含量优选为1.5～2.5wt％，更优选为2wt％。本专利技术提供了一种改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene；将丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合，依次进行薄通、固化和成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料。在本专利技术中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。本专利技术将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene。在本专利技术中，所述Ti3C2-MXene优选为市售商品或者按照本领域熟知的方法制备而成，在本专利技术的实施例中，所述Ti3C2-MXene的制备方法优选包括以下步骤：将2～4gTi3AlC2粉加入到400～500mL氢氟酸中，在40～50℃恒温搅拌刻蚀20～24h；将得到的刻蚀产物反复离心水洗，直至上清液pH值为中性，得到片层Ti3C2悬浮液；使用液氮作为冷源，将所述片层Ti3C2悬浮液冷冻，然后在-40～-30℃冷冻干燥20～22h，得到纳米Ti3C2-MXene。在本专利技术中，所述冷冻干燥优选在冷冻干燥机中进行。在本专利技术中，所述Ti3AlC2粉和氢氟酸均为本领域熟知的市售商品，所述Ti3AlC2优选购于国药集团化学试剂有限公司，所述Ti3AlC2粉的粒径优选为1～10μm；所述纳米Ti3C2-MXene的粒径优选为5～20μm，所述氢氟酸的质量分数优选为99％，所述氢氟酸优选购于上海晖创化学仪器有限公司。在上述反应过程中，Ti3AlC2和氢氟酸反应生成AlF、H2和Ti3C2，A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ti

【技术特征摘要】
1.一种Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的应用，所述Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的质量百分含量为1～3wt％。


2.一种改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene；
将丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合，依次进行薄通、固化和成型，得到Ti3C2-MXene改性NBR复合材料。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂为KH550。


4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述Ti3C2-MXene、多巴胺和氨基硅烷偶联剂的质量比为(0.5～1.0)：(2～3):(8～10)。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述改性的温度为50～60℃，时间为24～36h；所述改性Ti3C2-MXene的粒径为5～20μm。


6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述丁腈橡胶生胶的型号为2665E或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王廷梅，曲春辉，王齐华，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62