一种石墨烯基杂化复合材料的制备方法及其在制备导热汽车轮胎中的应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯基杂化复合材料的制备方法及其在制备导热汽车轮胎中的应用，首先通过改进的水热法和金属

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯基杂化复合材料的制备方法及其在制备导热汽车轮胎中的应用


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种石墨烯基杂化复合材料的制备方法及其在制备导热汽车轮胎中的应用。

技术介绍

[0002]随着社会的不断发展，人们的生活条件逐渐提高，汽车的使用率大大提升，因此汽车轮胎的需求量也不断扩大。但是轮胎是一种易燃橡胶材料，这大大限制了其实际应用，而且轮胎的散热性也非常重要。相比轻型轮胎，在重型载荷下重载轮胎(如装载机、卡车和公共汽车轮胎)更容易因为导热不畅导致内部热量积聚过快，使其在相对高的温度下运行，对轮胎的长期的热耐久性有影响。通过提高胎体材料导热性能，能够保证轮胎在使用过程中将轮胎变形而产生的的热量及时释放出去从而降低了轮胎的行驶温度，保证了轮胎的使用性能和寿命。
[0003]石墨烯具有突出的导电性、导热性以及优异的力学性能，因此应用广泛。将石墨烯应用于轮胎制品，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导热性和机械强度。但是在实际应用过程发现了石墨烯与橡胶的相容性差、石墨烯易聚集和难分散等缺陷。所以目前急需一种能方法来提高填料与基材的相容性，从而提高轮胎橡胶材料的导热性性、阻燃性能和机械性能。
[0004]金属有机框架材料，是由有机配体或团簇和金属离子通过配位键自组装形成的有机
‑
无机杂化材料。该材料具有优异的催化性能，而且有机配体的存在又能很好的解决与橡胶的相容性问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种石墨烯基杂化复合材料的制备方法。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供上述石墨烯基杂化复合材料的应用。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供一种导热重载汽车轮胎。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种石墨烯基杂化复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)将四氯化锆、2
‑
氨基对苯二甲酸、二甲基甲酰胺和醋酸于室温下搅拌混合后于100
‑
140℃反应18
‑
30h，接着依次用DMF和甲醇洗涤，然后经真空干燥后得到锆金属有机框架材料；
[0011](2)将钨酸钠和水于室温下搅拌混合后，用盐酸调节pH至2.0后加水，再用草酸调节pH至2.3，得到钨酸钠溶液；
[0012](3)在步骤(2)所得的钨酸钠溶液中加入步骤(1)所得的锆金属有机框架材料，超声处理后于160
‑
200℃下反应3
‑
9h，接着用去离子水充分洗涤，然后经真空干燥后得到中空
锆金属有机框架材料；
[0013](4)将步骤(3)所得的中空锆金属有机框架材料、四氢呋喃和聚甲醛于室温下搅拌混合后加入DOPO和氧化石墨烯，于40
‑
60℃下冷凝回流反应8
‑
12h，接着用四氢呋喃和水离心洗涤，然后经真空干燥，得到所述石墨烯基杂化复合材料。
[0014]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中，四氯化锆、2
‑
氨基对苯二甲酸、二甲基甲酰胺和醋酸的比例为0.17
‑
0.19g∶0.12
‑
0.13g∶38
‑
42mL∶4
‑
6mL。
[0015]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中，所述钨酸钠溶液的浓度为32
‑
34g/L。
[0016]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(4)中，所述中空锆金属有机框架材料、聚甲醛、四氢呋喃、DOPO、氧化石墨烯的比例为0.8
‑
1.2g∶0.08
‑
0.12g∶90
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110mL∶0.2
‑
0.5g∶0.2
‑
0.5g。
[0017]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述真空干燥的温度为50
‑
100℃。
[0018]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中，四氯化锆、2
‑
氨基对苯二甲酸、二甲基甲酰胺和醋酸的比例为0.18g∶0.128g∶40mL∶5mL；所述步骤(2)中，所述钨酸钠溶液的浓度为33g/L；所述步骤(4)中，所述中空锆金属有机框架材料、聚甲醛、四氢呋喃、DOPO、氧化石墨烯的比例为1g∶0.1g∶100mL∶0.25
‑
0.5g∶0.25
‑
0.5g。
[0019]本专利技术的另一技术方案如下：
[0020]上述制备方法制备的石墨烯基杂化复合材料在制备导热汽车轮胎中的应用(尤其对于载重轮胎具有优异的散热效果)。
[0021]本专利技术的再一技术方案如下：
[0022]一种导热重载汽车轮胎，其原料包括上述制备方法制备的石墨烯基杂化复合材料。
[0023]在本专利技术的一个优选实施方案中，其原料还包括天然橡胶、丁苯橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸和石蜡。
[0024]进一步优选的，所述石墨烯基杂化复合材料、天然橡胶、丁苯橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸和石蜡的质量比为2
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3∶40
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45∶18
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20∶25
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30∶2
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4∶1∶2
‑
4。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]1、本专利技术制得的石墨烯基杂化复合材料中的石墨烯具有导热作用，很好的提高了汽车轮胎的导热性；
[0027]2、本专利技术制得的石墨烯基杂化复合材料中的金属、中空结构、有机膦和石墨烯之间的协同作用大大提高了橡胶材料的阻燃性能；
[0028]3、本专利技术制得的石墨烯基杂化复合材料中存在有机配体，改善了添加剂与橡胶基体的相容性，具有良好的机械性能。
[0029]4、本专利技术制得的导热重载汽车轮胎具有较高的导热系数和力学强度，符合重载轮胎相关使用要求。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的石墨烯基杂化复合材料合成路线图。
[0031]图2为本专利技术实施例1中制得的石墨烯基杂化复合材料的XRD图谱。
[0032]图3为本专利技术实施例1中制得的石墨烯基杂化复合材料的FTIR图谱。
具体实施方式
[0033]以下通过具体实施方式结合附图对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0034]实施例1
[0035]1.制备石墨烯基杂化复合材料：
[0036]如图1所示，石墨烯基杂化复合材料的制备方法具体步骤包括：
[0037](1)往反应容器中加入0.18g四氯化锆、0.128g 2
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氨基对苯二甲酸、40mL二甲基甲酰胺和5mL醋酸，在室温下搅拌20min，将反应溶液倒入四氟乙烯反应釜中，在120℃下反应36h，依次分别用二甲基甲酰胺和甲醇离心洗涤5遍，80℃真空干燥后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基杂化复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将四氯化锆、2
‑
氨基对苯二甲酸、二甲基甲酰胺和醋酸于室温下搅拌混合后于100
‑
140℃反应18
‑
30h，接着依次用DMF和甲醇洗涤，然后经真空干燥后得到锆金属有机框架材料；(2)将钨酸钠和水于室温下搅拌混合后，用盐酸调节pH至2.0后加水，再用草酸调节pH至2.3，得到钨酸钠溶液；(3)在步骤(2)所得的钨酸钠溶液中加入步骤(1)所得的锆金属有机框架材料，超声处理后于160
‑
200℃下反应3
‑
9h，接着用去离子水充分洗涤，然后经真空干燥后得到中空锆金属有机框架材料；(4)将步骤(3)所得的中空锆金属有机框架材料、四氢呋喃和聚甲醛于室温下搅拌混合后加入DOPO和氧化石墨烯，于40
‑
60℃下冷凝回流反应8
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12h，接着用四氢呋喃和水离心洗涤，然后经真空干燥，得到所述石墨烯基杂化复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，四氯化锆、2
‑
氨基对苯二甲酸、二甲基甲酰胺和醋酸的比例为0.17
‑
0.19g∶0.12
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0.13g∶38
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42mL∶4
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6mL。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述钨酸钠溶液的浓度为32
‑
34g/L。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述中空锆金属有机框架材料、聚甲醛、四氢呋喃、DOPO、...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴李宗，王秀，曹和胜，陈国荣，罗伟昂，袁丛辉，曾碧榕，许一婷，
申请(专利权)人：厦门正新海燕轮胎有限公司，
类型：发明
国别省市：