一种石墨烯掺杂的具有高强度丁腈橡胶制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯掺杂的具有高强度丁腈橡胶制备方法。首先使用真空高温加热使石墨达到热剥离的效果，然后将石墨与氧化镁混合球磨进一步剥离石墨，再然后将石墨烯与氧化镁的混合料、纳米硅酸盐纤维、与丁腈橡胶放入密炼机塑炼，最后对成品的丁腈橡胶进行卤化改性。发明专利技术中高能球磨是为了更好的使石墨分散成石墨烯。本发明专利技术设计的一种石墨烯掺杂的具有高强度丁腈橡胶制备方法相对于传统工艺未增加明显的步数，且石墨烯的制备降低了成本，得到的丁腈橡胶兼具有良好的弹性，还提高了橡胶的抗撕裂强度，抗拉强度，优点突出，适合应用于工业推广。业推广。业推广。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯掺杂的具有高强度丁腈橡胶制备方法

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[0001]本专利技术涉及橡胶材料的制造方法领域，具体是一种新型复合丁腈橡胶的制造工艺，相对于其它新型工艺降低了生产成本，得到了更具优良的特性。
[0002]背景介绍：
[0003]合成橡胶工业常用的传统防老剂在使用过程中容易从橡胶中挥发或被油类和石油制品萃取出去，使橡胶对热氧失去抗性。能在橡胶链中发生化学结合的防老剂可使橡胶具有优异的性能，如N
‑
(4
‑
苯胺基苯基)甲基丙烯酰胺就是这种有效的反应型防老剂单体之一。聚合稳定丁腈橡胶(丁二烯、丙烯腈、聚合型防老剂的乳液聚合产物)使用的聚合型防老剂是兼有防老化和聚合单体双功能的胺类或酚类化合物，共聚时能进入二烯类橡胶的主链成为聚合物分子的一部分，因此聚稳丁腈橡胶的制品在使用条件下是稳定的，防老剂不会因油、溶剂和热的作用而损失，从而延长了使用受命，并能使用于条件更为苛刻的环境中，其抗老化效果是聚合后加入的非反应型防老剂的3
‑
4倍。聚稳NBR的物理机械性能与普通NBR相似，用途也基本相同，但因其具有突出的耐连续老化性，除了可以满足不断提升的应用要求外，还可代替氯醇橡胶和丙烯酸酯橡胶。
[0004]美国专利US3767628和US3658769报道了兼具防老化性能和聚合功能的单体及其聚合物，这类聚合物是丁二烯和乙烯基的化合物以及一个特殊的可聚合的酰胺或亚酰胺化合物的共聚体。US4376846描述了对臭氧和油类有一定抵抗性、并且在高温下用于油类、溶剂或空气中时对热老化和酸性汽油有很好的抗性的橡胶态聚合物，其组成包含(A)由45％至79％的丁二烯，20％至55％的丙烯腈和0.1％至10％的具有结构式(I)的酰胺化合物和具有结构式(II)的亚酰胺化合物组成的基团中挑选出的至少一种的化合物组成的共聚物，和(B)一种氯乙烯聚合物，上述(A)和上述(B)的重量比在95比40至5比60之间。US4152319描述了具有酰胺和酰亚胺基团的防老剂和抗老化高分子聚合物，防老剂诸如N
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟苯基)丙烯酰胺(III)和N
‑
(3，
[0005]5‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)衣康酰亚胺(IV)。
[0006]然而，这些专利如US3767628和US3658769所制备的共聚物对氧化的抗性并不是很充分，而且这些专利如US4376846、US4152319等均未透露其丁腈聚合物的具体的制备方法和工艺过程。如何制备出具有高强度的丁腈橡胶材料，提高丁腈橡胶的使用寿命具有重要意义。因此，以上问题亟需解决。
[0007]经过现有的技术和文献检索发现：专利CN112024244A公开了公开了一种铝单板用的喷涂生产线及其喷涂工艺,包括钣金室,输送带,打磨室,脱脂室,铬化室,清洗室,第一烘干室,第一喷涂室,第一固化室,第二喷涂室,第二固化室,第二烘干室,成品检验室和成品包装室；所述输送带依次连接钣金室,打磨室,脱脂室,铬化室,清洗室,第一烘干室,第一喷涂室,第一固化室,第二喷涂室,第二固化室,第二烘干室,成品检验室和成品包装室,且所述输送带用于输送铝单板.
[0008]专利CN109867832A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
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25份、丁晴橡胶58
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70份、白炭黑20
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40份、偶联
剂3
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5份、硬脂酸3
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5份、纳米氧化锌15
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22份、分散均匀助剂02
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0.4份、抗氧化剂3
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9份和增塑剂10
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20份，先将丁晴橡胶放入密炼机塑炼20～50min，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。
[0009]专利CN102653579B公开了一种丁腈橡胶及其制备方法，其聚合单体质量百分比为：C4～C5的脂肪族共轭二烯烃单体50～78％、乙烯基腈基单体20～48％和不饱和胺类或酚类防老剂单体1.0～5.0％，采用低温聚合方式，有机过氧化物雕白块氧化还原引发体系，通过增量加入乳化体系，分子量调节剂，使聚合反应平稳进行，对聚合物分子参数可以进行有效调节。
[0010]专利CN110669174A公开了一种新型复合丁腈橡胶的制造工艺,该方法以丁二烯、丙烯腈为原材料，以乙烯、丙烯为绝缘材料，以异戊二烯为补强剂，以3,3,5,7,7
‑
五甲基
‑
1,2,4
‑
三环氧己烷为硫化剂制成复合丁腈橡胶。
[0011]以上专利均为在橡胶的制备过程中，在原料中添加其它有利于提高橡胶整体性能的一些物质。可以预见的对橡胶本身的某些特性具有明显的提升效果。但是这类工艺在工艺简化、成本降低上并没有太多的说明。本专利通过工艺及组分的双重改进，利用石墨制备石墨烯，利用氧化镁对石墨进行进一步剥离和分散，对于丁晴橡胶的抗拉强度具有明显的改善效果，丁腈橡胶的使用寿命可预期的得以提高，适合应用于大规模的工业推广。

技术实现思路
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[0012]本专利技术旨在提供一种石墨烯掺杂的具有高强度丁腈橡胶制备方法，提高丁腈橡胶材料的使用寿命，扩大材料的应用领域，防止丁腈橡胶在使用过程中过早的开裂，甚至断裂，对人及相关财产造成损失。本专利技术在相关的工艺及原料改进下，提高了材料的抗拉强度和抗断裂能力，对于丁腈橡胶性能的提高具有明显的增益效果。
[0013]本专利技术原理：(1)本专利技术对石墨进行真空加热的目的是使石墨在受热条件下发生卷曲剥离的效果，也是为下一步操作进行预处理，真空是因为石墨加热遇氧气容易燃烧；(2)本专利技术将氧化镁与石墨的混合物进行高能球磨的目的是使石墨被进一步剥离，另外也是使石墨烯可以包覆氧化镁，防止石墨烯在橡胶中团聚；(3)本专利技术在原料中添加纳米硅酸盐纤维是为了提高橡胶整体的抗拉强度；(4)本专利技术在橡胶中添加石墨烯，主要是以为石墨烯具有良好的导热性能，高比表面积，高抗拉强度等特性；(5)本专利技术在橡胶中添加氧化镁主要是为了提高橡胶材料的耐磨性能，延长丁腈橡胶的使用寿命；(6)本专利技术在最后对橡胶进行卤化改性，饱和和不饱和橡胶经卤化改性后，由于引入了卤原子，使分子链的极性增大，柔性降低，可在弹性损失不大的情况下，提高弹性体的粘合强度，改善胶料的硫化性能及其与其它高分子材料的相容性。
[0014]本专利技术的重点一是要保证在对石墨进行热处理过程中，石墨可以被有效的自发的进行卷曲剥离，这需要加热温度选择合适，对不同层数的石墨温度选择也不一致；二是要保证石墨与氧化镁高能球磨过程中石墨可以进一步剥离，剥离的石墨烯可以包覆氧化镁颗粒，这需要球磨时间及球磨转速的合理性；三是要保证在橡胶制备过程中，石墨烯均匀的分散在橡胶中，这需要石墨对氧化镁包覆的效果良好，利用氧化镁到达石墨烯的分散均匀；四是要保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯掺杂的具有高强度丁腈橡胶制备方法，其特征在于：工艺方面首先在利用热剥离的方式制备石墨烯，然后利用氧化镁与石墨高能球磨，进一步剥离石墨，并使石墨包覆氧化镁，利用氧化镁降低石墨在橡胶中的团聚效应，再然后采用卤化改性的方式，提高了橡胶材料的表面硬度；原料方面在橡胶中加入石墨烯、纳米硅酸盐纤维均是为了提高橡胶的抗拉强度，然后在橡胶中添加氧化镁主要是为了提高材料的耐摩擦性能。2.根据权利要求1所述一种石墨烯掺杂的具有高强度丁腈橡胶制备方法其特征在于包括以下步骤：第一步：按比例配置丁腈橡胶为50
‑
80份，石墨烯为0.3
‑
1.5份，氧化镁为3
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15份，活性氧化锌为0.8
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2份、防老剂D为0.3
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0.6份、炭黑为3
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5份、碳酸钙为6
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9份、促进剂M为0.3
‑
0.9份、酚醛树脂2123为1
‑
2份；第二步：将20g
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50g石墨至于真空加热炉中，加热温度为1300℃
‑
1500℃，加热时间为30min
‑
90min，真空加热炉的真空度为10
‑3‑
10
‑1Pa；第三步：将真空加热后的碳粉与氧化镁按1:10
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30混合到一起进行高能球磨，球磨转速为200
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300r/min,球磨时间为1
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3h，得到含氧化镁的被剥离的石墨烯；第四步：将丁晴橡胶放入密炼机塑炼30～70min，温度控制在60℃
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90℃以下，之后冷却至室温；第五步：将第二步中得到的石墨烯与氧化镁的混合物、纳米硅酸盐纤维加入到丁晴橡胶中，在60℃
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90℃下混合3～7小时，冷却至室温；第六步：将称量好的活性氧化锌、防老剂D、炭黑、碳酸钙、促进剂M、酚醛树脂2123加入到密炼机中3
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6h，控制维度为70
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90℃，之后冷却到室温；第七步：将上述混合胶料投入到辊压机机中融熔挤出，100～180℃，挤出压力为10～15Mpa，胶料在整个挤出过程的停留时间为3～5min，得到氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料；第八步：将第七步中得到的复合丁晴橡胶进行在卤化表...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔世平，
申请(专利权)人：盐城海之星车轮有限公司，
类型：发明
国别省市：