【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米碳材料，更进一步说，涉及一种石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球及其制备方法和应用。
技术介绍
1、石墨烯是由一个碳原子与周围三个紧邻碳原子结合形成的蜂窝状结构的碳原子单层。2004年英国曼切斯特大学物理学家安德烈·盖母和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带剥离方法首次成功从高定向裂解石墨中分离出石墨烯。石墨烯作为一种新型材料，以其高的透光性、导电性和比表面积，以及优异的力学性能而备受瞩目。
2、作为导电填料用于制备导电/抗静电高分子复合材料时，石墨烯的分散状态与复合材料的导电性关系密切。石墨烯在复合材料分散困难，造成团聚现象，此时复合材料的导电或抗静电性能往往较差；石墨烯在复合材料中均匀分散，复合材料则具有较好的导电性或抗静电性；但是，最有效的分散状态是碳纳米管在复合材料中呈网状分散，则能够大幅度提高碳纳米管作为导电填料的利用效率。在较低添加量下，就能够形成互联互通的导电通路，使复合材料的导电性能显著提高。
3、但是，石墨烯是非极性碳材料，在聚合物中分散困难，往往造成制备的复合材料的电学和力学改性效果不佳。如何控制石墨烯在复合材料中的分散，以及提高石墨烯作为导电填料的利用效率，是解决此挑战问题的关键。
4、目前，应用最多的方法是通过对石墨烯的表面或边缘接枝极性基团，以提高其与聚合物基底之间的相互作用，从而提高石墨烯在高分子中的分散效果。但是，由于极性基团的引入破坏了石墨烯结构的规整性，从而降低了石墨烯的各种优秀性能，尤其是导电性。此外，相较于炭黑、金属粒子等常规聚合物导电/抗静电填料
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球。具体地说涉及一种石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球及其制备方法。
2、本专利技术结合石墨烯和超细全硫化粉末橡胶的结构特点，制备了由石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶表面构成的一种核壳结构复合微球：外壳为石墨烯，内核超细全硫化粉末橡胶。石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球可以作为一个整体用作新型导电助剂。因为仅表面一层石墨烯就使复合微球具有与石墨烯相近的导电效果，从而大大提高石墨烯作为导电填料的效率。此外，因为石墨烯比超细全硫化粉末橡胶价格高很多，因此复合微球显著降低石墨烯作为导电填料的成本。
3、本专利技术目的之一是提供一种石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其包含外壳和内核；内核为超细全硫化粉末橡胶粒子，外壳为吸附在超细全硫化粉末橡胶粒子表面的石墨烯。复合微球的粒径10～100微米，优选10～60微米。通过扫描电子显微镜、光学显微镜、原子力显微镜等成像设备对复合微球成像后，随机测量大于100个粒子得到样品粒径范围。
4、其中，
5、本专利技术使用的石墨烯包含现有技术所公开的石墨烯。所述石墨烯可选自单层石墨烯、双层石墨烯、寡层石墨烯、氧化还原石墨烯等中的至少一种。石墨烯片层尺寸≤20微米，优选≤10微米。石墨烯片层尺寸是指其二维表面结构最长距离。
6、以所述石墨烯包覆超细全硫化橡胶复合微球的总重量为100％计，
7、所述石墨烯的重量可为0.5～40％，优选1～35％；(例如具体可为1％、2％、4％、5％、6％、8％、10％、11％、12％、14％、15％、16％、18％、20％、22％、24％、25％、26％、28％、30％、32％、34％、35％、36％、38％、40％或上述数值之间的任意值或上述任何两个数值之间的数值范围，例如5～35％、10～30％等)所述超细全硫化粉末橡胶粒子的重量可为60～99.5％，优选65～99％(例如可为60％、62％、64％、65％、66％、68％、70％、72％、74％、75％、76％、78％、80％、82％、84％、85％、86％、88％、89％、90％、92％、84％、95％、96％、98％、99％或上述数值之间的任意值或上述任何两个数值之间的数值范围，例如65～95％、70～90％等)。
8、超细全硫化粉末橡胶是一种特殊形态的橡胶粉末，是由全硫化初级橡胶粒子构成的次级粒子，具体为通过辐射交联和喷雾干燥技术制备的由100nm左右的初级橡胶粒子团聚成10～100微米范围的次级粒子。辐射交联技术使初级橡胶粒子表面交联度高，降低粒子间粘接，在剪切作用下，次级粒子可以再分散成初级粒子。超细全硫化粉末橡胶广泛应用于塑料的增韧改性和辅助分散。
9、本专利技术使用的超细全硫化粉末橡胶可采用中国专利00816450.9和01801656.1公开技术制备。全硫化丁苯粉末橡胶、全硫化氯丁橡胶、全硫化天然橡胶、全硫化羧基丁苯粉末橡胶、全硫化丁腈粉末橡胶、全硫化羧基丁腈粉末橡胶、全硫化丁苯吡粉末橡胶、全硫化硅粉末橡胶、全硫化丙烯酸酯类粉末橡胶中的至少一种，优选全硫化丁苯粉末橡胶、全硫化羧基丁苯粉末橡胶、全硫化丁腈粉末橡胶、全硫化羧基丁腈粉末橡胶、全硫化硅粉末橡胶、全硫化丙烯酸酯类粉末橡胶等。该类超细全硫化粉末橡胶是通过对相应橡胶胶乳辐射交联和喷雾干燥技术制备的粒径在10～100微米范围的次级粒子。
10、本专利技术人研究发现，石墨烯能够负载在全硫化粉末橡胶表面制成以石墨烯为壳、全硫化粉末橡胶为核的特殊核壳结构的复合微球。全硫化粉末橡胶是由纳米尺寸的初级橡胶粒子团聚成的微米级的次级粒子，具有较大的表面积，对石墨烯吸附作用强，而且普通石墨烯与粉末橡胶表面性质相近，因此石墨烯更倾向于吸附于全硫化粉末橡胶表面。这种复合结构微球结合了石墨烯和超细全硫化粉末橡胶的优秀性能。
11、本专利技术所述的石墨烯包覆全硫化橡胶微球的粉末电导率可≥406s/cm。
12、本专利技术目的之二是提供所述的石墨烯包覆全硫化橡胶微球的制备方法，可包括以下步骤：
13、将包含石墨烯和超细全硫化粉末橡胶在内的组分混合搅拌，即得。
14、所述石墨烯与超细全硫化粉末橡胶的质量比可为0.5：99.5～40：60，优选1：99～35：65。
15、本专利技术所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球的制备方法具体可包括以下步骤：
16、称量设定量的石墨烯和超细全硫化粉末橡胶于高速搅拌器中搅拌一定时间。具体可为搅拌器转速100～50000rpm，优选100～30000rpm，分散时间≥20秒。由于石墨烯与超细全硫化粉末橡胶的表面能相近，超细全硫化粉末橡胶表面积大，石墨烯容易吸附于超细全硫化粉末橡胶表面形成一种核壳结构的复合微球，其结构示意请见图1。
17、此外，根据需要，还可以适量加入其它常规助剂，例如隔离剂，抗氧剂等。
18、本专利技术提供由石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶表面制备的一种核壳结构的复合微球及其制备方法。
19、本专利技术所述的核壳结构的石墨烯与全硫化粉末橡胶制备的复合微球结合了石墨烯与全硫化粉末橡胶的优点。
20、因为仅表面一层石墨烯就使复合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于包含外壳和内核，内核为超细全硫化粉末橡胶粒子，外壳为吸附在超细全硫化粉末橡胶粒子表面的石墨烯；优选石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球的粒径10～100微米，优选10～60微米。
2.根据权利要求1所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于：
6.根据权利要求1～5之任一项所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求6～8之任一项所述的制备方法制得的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡
10.根据权利要求1～5之任一项所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球或者根据权利要求6～8之任一项所述的制备方法制得的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于包含外壳和内核，内核为超细全硫化粉末橡胶粒子，外壳为吸附在超细全硫化粉末橡胶粒子表面的石墨烯；优选石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球的粒径10～100微米，优选10～60微米。
2.根据权利要求1所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的石墨烯包覆超细全硫化粉末橡胶复合微球，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：戚桂村，王湘，姜超，茹越，蔡传伦，李秉海，韩朋，张江茹，胡晨曦，宋志海，刘文璐，郭照琰，张红彬，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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