[发明专利]石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料，其特征在于，以石墨烯和碳纳米管为填料，分散在橡胶材料基质中形成杂化填料网络，以增强橡胶材料的力学性能，橡胶材料组分构成：橡胶材料基质100质量份，作为填料的石墨烯和碳纳米管共0.1～20质量份，且石墨烯与碳纳米管的质量比为(1：10)～(10：1)，通过包括以下工艺步骤的方法制备：

(1)氧化石墨烯/碳纳米管杂化悬浮液的制备：根据配方量的石墨烯，将确定量的氧化石墨烯和配方量的碳纳米管加入100质量份的水中，充分混合制得氧化石墨烯/碳纳米管杂化悬浮液；

(2)氧化石墨烯/碳纳米管/橡胶颗粒悬浮液的制备：将步骤(1)制备的氧化石墨烯/碳纳米管杂化悬浮液加入到固含量为5～70％配方量的橡胶材料基质乳液中，充分混合后加入质量浓度为5～80％的破乳剂0.1～100质量份进行破乳，制得氧化石墨烯/碳纳米管/橡胶颗粒悬浮液；

(3)杂化填料网络增强橡胶材料的制备：在步骤(2)制得的氧化石墨烯/碳纳米管/橡胶颗粒悬浮液中加入0.1～50重量份还原剂，于20～100℃下进行还原反应，充分还原反应后进行固液分离，所得固相洗涤除去破乳剂、还原剂和未反应的组分之后经干燥，即获得石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强的橡胶材料。

2.如权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料，其特征在于，所述石墨烯和碳纳米管共0.5～20质量份。

3.如权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料，其特征在于，所述橡胶材料基质选自天然胶、丁苯胶、ABS胶、丁腈胶、氯丁胶、聚氨酯、丙烯酸酯均聚物或共聚物和甲基丙烯酸酯均聚物或共聚物。

4.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料，其特征在于，所述破乳剂选自氯化钠溶液、氯化钾溶液、氯化钙溶液、氯化镁溶液、氯化铝溶液、聚合氯化铝溶液、氯化铁溶液、氯化亚铁溶液、氯化铜溶液、硫酸钙溶液、硫酸钠溶液、硫酸铜溶液、硫酸铁溶液、硫酸亚铁溶液、甲酸、醋酸、盐酸和硫酸。

5.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料，其特征在于，所述还原剂选自肼、水合肼、二甲肼、硼氢化钠、对苯二酚、正丁胺、乙二胺、维生素C、柠檬酸氢钠、铁粉、氢化铝锂、亚硝酸氢钠、硫化氢和碳化钾。

6.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料，其特征在于，所述碳纳米管为长径比为10～1000的多壁碳纳米管或单壁碳纳米管，氧化石墨烯为一层或多层，直径为50纳米～500微米。

7.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料，其特征在于，氧化石墨烯/碳纳米管/橡胶颗粒悬浮液中加入0.1～50重量份还原剂于50℃～90℃下进行还原反应。

8.根据权利要求1所述的石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料，其特征在于，分离所得固相经洗涤后置入真空烘箱中于20℃～180℃进行干燥。

9.根据权利要求1至8之一所述的石墨烯/碳纳米管杂化填料网络增强橡胶材料，其特征在于，将确定量的氧化石墨烯和配方量的碳纳米管加入100质量份的水中机械搅拌混合1～72小时或超声分散混合30分钟～5小时；氧化石墨烯/碳纳米管杂化悬浮液加入到固含量为5～70％配方量的橡胶材料基质乳液中机械搅拌混合5分钟～10小时或超声分散混合1分钟～2小时。