使用液体增塑剂路线将石墨烯掺入橡胶配合物中的方法-LPR方法技术

本公开提供“使用液体增塑剂路线将石墨烯掺入橡胶配合物中的方法

【技术实现步骤摘要】
使用液体增塑剂路线将石墨烯掺入橡胶配合物中的方法
‑
LPR方法


[0001]本公开涉及一种用于生产橡胶复合物的方法和通过所述方法生产的橡胶复合零件。

技术介绍

[0002]本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
[0003]将石墨烯和/或石墨烯基物质(例如，氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯纳米片等)掺入橡胶中可提供改善的机械、热和电性质以产生多功能橡胶材料。具体地，在橡胶复合物中使用石墨烯和/或石墨烯基物质作为填料可提供高比表面积、高热导率和电导率、机械强度和柔性等。
[0004]在汽车应用中，用于各种机动车辆零件的橡胶复合物必须能够承受暴露于当前燃料配方。具体地，美国专利号10,160,313和10,166,863公开了耐生物柴油的聚氯乙烯/丁腈(PVC/NBR)橡胶组合物，所述专利的公开内容全文并入本文。
[0005]常规石墨烯和橡胶复合物形成方法采用胶乳混合、熔融混合或溶液混合技术。然而，这些方法成本高、效率低，并且需要大量的水和能量。对于胶乳混合，当以工业规模生产时，机器费用很高，因为需要超声波装备。另外，当使用熔融混合时，由于强范德华力和高橡胶粘度，石墨烯纳薄米片可能会在橡胶基质中团聚，从而使橡胶具有不令人满意的、不均匀的性质。采用溶液混合的方法使用大量有机溶剂，这些有机溶剂可能很难处理或回收，成本也很高。
[0006]作为一个示例，在实验室规模上将石墨烯掺入橡胶复合物中的常规胶乳混合方法下，六步工艺采用橡胶胶乳的水性液相来提供石墨烯颗粒在橡胶胶乳的液相内的分散。参考图1，生产橡胶复合物的方法100包括在102处混合水和石墨烯以形成石墨烯溶液。石墨烯可包括氧化石墨烯或官能化石墨烯。石墨烯溶液还可包括表面活性剂。然后在104处将石墨烯溶液与橡胶一起搅拌以形成石墨烯/橡胶溶液，然后在106处对石墨烯/橡胶溶液进行声处理。
[0007]在声处理之后，然后在108处使石墨烯/橡胶溶液凝结以形成石墨烯/橡胶材料。可使用甲酸溶液或氯化钠溶液来使石墨烯/橡胶溶液凝结。所述甲酸溶液可以是10重量％的甲酸。所述氯化钠溶液可以是5重量％至8重量％的氯化钠。然后在110处将石墨烯/橡胶材料混合并固化。在此步骤期间，可使用双辊开炼机(open two
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roll mill)装备。固化配方可包含1
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3份/百份橡胶(PHR)硫、2
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5PHR氧化锌(ZnO)、2PHR硬脂酸、1
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1.5PHR 2,20
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二硫代二苯并噻唑、2
‑
2.5PHR聚(1,2
‑
二氢
‑
2,2,4
‑
三甲基
‑
喹啉)、2
‑
2.5PHR N
‑
环己基
‑2‑
苯并噻唑亚磺酰胺和2
‑
2.5PHR N
‑
异丙基
‑
N'
‑
苯基
‑
对苯二胺，以及N
‑
(1,3
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二甲基丁基)
‑
N'
‑
苯基
‑
对苯二胺。
[0008]最后，在112处对石墨烯/橡胶材料进行模压成型和硫化。模压成型和硫化可在140
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160℃的温度下、在15MPa的压力下进行15
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20分钟。
[0009]本公开解决了这些问题，并提供了一种更有效、更便宜、环境友好且规模化的生产橡胶复合物的方法。

技术实现思路

[0010]本部分提供了对本公开的总体概述并且不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。
[0011]在本公开的一种形式中，一种用于生产橡胶复合物的方法包括：将石墨烯与液体增塑剂混合以形成石墨烯/增塑剂溶液；将所述石墨烯/增塑剂溶液与固体橡胶混合并固化以形成预成型件；以及使所述预成型件成形并硫化。
[0012]在可单独地或以任何组合实施的该方法的变型中：所述石墨烯包括氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、纳米片、纳米薄片、官能化石墨烯和石墨烯衍生物中的至少一种；所述液体增塑剂包括油、矿物油、蜡、脂肪酸、脂肪酸盐、芳族增塑剂、环烷增塑剂、石蜡增塑剂、邻苯二甲酸酯、己二酸酯和癸二酸酯的衍生物、磷酸三甲苯酯(trichresil phosphate)和磷酸二苯甲苯酯中的至少一种；所述橡胶复合物包含1
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50份/百份橡胶(PHR)的所述石墨烯/增塑剂溶液；所述石墨烯/增塑剂溶液是非水溶液；所述方法还包括在所述石墨烯/增塑剂溶液与固体橡胶混合并固化以形成所述预成型件期间添加辅助材料，并且所述辅助材料包括抗氧化剂、抗臭氧剂、固化剂、硫化剂和活化剂中的至少一种。
[0013]在本公开的另一种形式中，一种用于生产橡胶复合物的方法包括：将石墨烯与液体增塑剂混合以形成非水石墨烯/增塑剂溶液；以及将所述非水石墨烯/增塑剂溶液与固体橡胶混合并固化。
[0014]在可单独地或以任何组合实施的该方法的变型中：所述石墨烯包括氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、纳米片、纳米薄片、官能化石墨烯和石墨烯衍生物中的至少一种；所述液体增塑剂包括油、矿物油、蜡、脂肪酸、脂肪酸盐、芳族增塑剂、环烷增塑剂、石蜡增塑剂、邻苯二甲酸酯、己二酸酯和癸二酸酯的衍生物、磷酸三甲苯酯和磷酸二苯甲苯酯中的至少一种；所述橡胶复合物包含1
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50份/百份橡胶(PHR)的所述非水石墨烯/增塑剂溶液；所述方法还包括在所述非水石墨烯/增塑剂溶液与固体橡胶混合并固化期间添加辅助材料，并且所述辅助材料包括抗氧化剂、抗臭氧剂、固化剂、硫化剂和活化剂中的至少一种。
[0015]在本公开的又一种形式中，一种橡胶复合零件通过包括以下步骤的方法来生产：将石墨烯与液体增塑剂混合以形成石墨烯/增塑剂溶液；将所述石墨烯/增塑剂溶液与固体橡胶混合并固化以形成预成型件；以及使所述预成型件成形并硫化。
[0016]在可单独地或以任何组合实施的该复合零件的变型中：所述石墨烯包括氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、纳米片、纳米薄片、官能化石墨烯和石墨烯衍生物中的至少一种；所述液体增塑剂包括油、矿物油、蜡、脂肪酸、脂肪酸盐、芳族增塑剂、环烷增塑剂、石蜡增塑剂、邻苯二甲酸酯、己二酸酯和癸二酸酯的衍生物、磷酸三甲苯酯和磷酸二苯甲苯酯中的至少一种；所述橡胶复合零件包含1
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50份/百份橡胶(PHR)的所述石墨烯/增塑剂溶液；所述石墨烯/增塑剂溶液是非水溶液；所述方法还包括在所述石墨烯/增塑剂溶液与固体橡胶混合并固化以形成所述预成型件期间添加辅助材料，并且所述辅助材料包括抗氧化剂、抗臭氧剂、固化剂、硫化剂和活化剂中的至少一种。
[0017]根据本文中提供的描述，另外的适用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体
示例仅意图用于说明目的，而不意在限制本公开的范围。
附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生产橡胶复合物的方法，所述方法包括：将石墨烯与液体增塑剂混合以形成石墨烯/增塑剂溶液；将石墨烯/增塑剂溶液与固体橡胶混合并固化以形成预成型件；以及使所述预成型件成形并硫化。2.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨烯包括氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、纳米片、纳米薄片、官能化石墨烯和石墨烯衍生物中的至少一种。3.如权利要求1所述的方法，其中所述液体增塑剂包括油、矿物油、蜡、脂肪酸、脂肪酸盐、芳族增塑剂、环烷增塑剂、石蜡增塑剂、邻苯二甲酸酯、己二酸酯和癸二酸酯的衍生物、磷酸三甲苯酯和磷酸二苯甲苯酯中的至少一种。4.如权利要求1所述的方法，其中所述橡胶复合物包含1
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50份/百份橡胶(PHR)的所述石墨烯/增塑剂溶液。5.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨烯/增塑剂溶液是非水溶液。6.如权利要求1所述的方法，其还包括在所述石墨烯/增塑剂溶液与固体橡胶混合并固化以形成所述预成型件期间添加辅助材料。7.如权利要求6所述的方法，其中所述辅助材料包括抗氧化剂、抗臭氧剂、固化剂、硫化剂和活化剂中的至少一种。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：罗德里戈，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：