[发明专利]发泡石墨烯/橡胶复合材料及其制备方法和应用在审

专利信息
申请号: 201710932002.8 申请日: 2017-11-14
公开(公告)号: CN107556627A 公开(公告)日: 2018-01-09
发明(设计)人: 殷耀禹;张凌;孙淑华 申请(专利权)人: 多凌新材料科技股份有限公司
主分类号: C08L23/22 分类号: C08L23/22;C08K13/02;C08K3/04;C08K5/098;C08K5/09;C08K3/06;C08J3/215;C08J9/10;C09K5/14
代理公司: 南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256 代理人: 王茹,王锋
地址: 314000 浙江省嘉*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 发泡 石墨 橡胶 复合材料 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

技术领域

本发明特别涉及一种发泡石墨烯/橡胶复合材料及其制备方法和应用,属于高分子功能材料技术领域。

背景技术

阻尼材料是将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料,主要用于振动和噪声控制。在工业生产和人们日常生活中阻尼材料具有举足轻重的作用,阻尼材料在很多领域具有重要用途,比如防震减震、吸收噪音、制造沙发床垫等。传统的阻尼材料比如海绵、泡沫等往往强度较低,无法适用于需要承受高负荷的环境;近年以来,聚氨酯阻尼泡沫发展较快,其具有良好的保温和耐磨性能,但是聚氨酯泡沫弹性较差,回弹性较低,且聚氨酯生产成本较高,产品价格昂贵,这些因素大大的限制了其应用范围。丁基橡胶由于特殊的分子链结构,使其具有较高的化学稳定性和高阻尼性,单纯的丁基橡胶就是优异的阻尼材料,但是单纯的丁基橡胶强度较差,回弹性较低且密度较大无法适用于某些轻质设备和器件。中国专利CN 104725866 A、CN 106751068 A和CN 106519365 A虽然报道了具有减震或阻尼功能的橡胶材料,但其主要方法均为添加阻尼填料或阻尼添加剂,最终的橡胶三维结构并未发生变化,仅仅依靠橡胶本身和阻尼填料或阻尼添加剂的作用来实现橡胶的阻尼性能,这导致最终的橡胶产品无法适用于高阻尼要求的场合,而且其表观密度较大,无法适用于特殊场合。在现代工业生产中,对阻尼材料的性能要求也逐渐提高,不仅要求其具有优异的减震、吸波能力,对材料强度、密度、导电性、导热能力等方面均有严格的要求,因此提供一种具有多方面优异性能的阻尼材料具有重要意义。

石墨烯作为新型材料,石墨烯具有超高的力学性能(模量约1100GPa,断裂强度约130GPa)、低密度、高电子迁移率(高达2×104cm2(VS))、高导热性能且高度各向异性(面内5000W/(mK),面外2W/(mK))等,石墨烯因其全方面的卓越性能,被称为“新材料之王”,目前将石墨烯添加中聚合物中提升聚合物性能的研究已经层出不穷,经过国内外学者和工程技术人员的研究发现,石墨烯能够有效增强聚合物的机械强度、导热导电性等多方面性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种发泡石墨烯/橡胶复合材料及其制备方法和应用,以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:

本发明实施例一方面提供了一种发泡石墨烯/橡胶复合材料,一种发泡石墨烯/橡胶复合材料,包括:质量比为20-60∶2-3的石墨烯/橡胶母胶和发泡剂,所述石墨烯/橡胶母胶主要由石墨烯与橡胶基体复合形成,所述石墨烯/橡胶母胶中石墨烯的含量为0.1-2wt%。

本发明实施例另一方面提供了一种所述的发泡石墨烯/橡胶复合材料的制备方法,包括:

1)分别将石墨烯和橡胶基体分散于同种溶剂中,形成石墨烯分散液和橡胶溶液;

2)将所述石墨烯分散液和橡胶溶液均匀共混,之后于10-20℃研磨1-6h,之后除去溶剂,获得石墨烯/橡胶母胶;

3)将所述石墨烯/橡胶母胶与氧化锌、硬脂酸、发泡剂和助发泡剂、炭黑或白炭黑、软化油、硫化剂、硫化剂促进剂混合获得混炼胶;

4)将所述混炼胶常压硫化处理后获得所述发泡石墨烯/橡胶复合材料。

本发明实施例还提供了所述的发泡石墨烯/橡胶复合材料或由所述制备方法制备的发泡石墨烯/橡胶复合材料于制备阻尼材料中的用途。

与现有技术相比,本发明的优点包括:

1)本发明以石墨烯作为功能填料,且在溶液中进行混合,石墨烯与橡胶之间能够达到分子级别的混合,最终促进了石墨烯在橡胶中的均匀分散,良好的分散效果能够最大化的发挥石墨烯的优异性能;

2)由于石墨烯密度较轻,极容易扬尘,如果直接在开炼机上添加石墨烯,将导致石墨烯严重损失,本发明避免了将石墨烯直接添加进橡胶中时石墨烯容易扬尘的问题;

3)本发明提供的发泡石墨烯/橡胶复合材料,大大的降低了材料密度,当阻尼材料的体积有要求时,可以显著减轻其重量;另外,橡胶发泡后,橡胶内部充满气体,对材料的减震、吸波等阻尼性能得到了质的提升,同时本发明的发泡石墨烯/橡胶具有闭孔结构,大大提升了材料的机械强度;

4)本发明中的发泡石墨烯/丁基橡胶复合材料,内部形成有三维泡孔结构,充满空气的泡孔也有助于提高性能的减震性能,使阻尼和减震性能更加优异,且表观密度更小;

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