[发明专利]一种制备橡胶改性用石墨烯－氧化锌复合助剂的方法

说明书

本发明提供一种制备橡胶改性用石墨烯－氧化锌复合助剂的方法，先将重量比为1：0.8～1.5的石墨烯与无水乙醇进行离心搅拌3～5分钟，接着搅拌，搅拌期间每隔4～6分钟将隔离基底液分次加入，搅拌30分钟以上后得到混合悬浊液，其中，混合悬浊液中石墨烯与隔离基底液的重量比为1～3：3～5；然后将重量比为5～25：100的改性石墨粉悬浊液与氧化锌粉进行在粉体表面改性机中高速混合30分钟以上即得到石墨烯－氧化锌复合助剂。采用本发明提供的方法得到的石墨烯－氧化锌复合助剂，将其与橡胶混合后得到的复合橡胶材料具有强度高、耐磨性好、高导热性、高抗撕裂，低生热等特点。

技术领域

本发明属于功能性材料技术领域，具体涉及一种制备橡胶改性用石墨烯－氧化锌复合助剂的方法。

背景技术

橡胶因缺乏结晶能力、分子间作用力小，所以其力学性能、电性能等需在增强后才能达到聚合物材料的应用要求，石墨烯是新型二维碳材料，其独特的结构赋予其优异的物理化学性能，具有高强度、高导热性能、高导电率以及高比表面积，氧化锌氧化锌是天然胶乳的活性剂。有时也用作补强剂和着色剂。按其生产方法不同可分为间接法氧化锌、直接法氧化锌、活性氧化锌三种。它是橡胶工业最重要的无机活性剂，加入胶料不仅能加快硫化速度，还能提高交联度。对噻唑类、次磺酰胺类、胍类、秋兰姆类促进剂有活化作用。广泛用于各类橡胶制品，氧化锌还具有增强与补强作用，并能提高橡胶的热传导性能，从而有助于轮胎的散热，保证行车安全。长期以来，氧化锌在含天然橡胶配方中的使用量一般为5份，有研究表明提高氧化锌的分散程度，增加氧化锌的比表面积，提高氧化锌的活性，可以降低氧化锌在橡胶中的使用量。将石墨烯与氧化锌进行结合并作为硫化活性剂加入橡胶后，可使橡胶的物理机械性能、力学性能、导电性能、热学性能及气体阻隔性能明显提高，特别是对橡胶的拉伸强度与断裂伸长率有明显的提升，进而可以有效降低氧化锌在橡胶配方中的用量，因此，提供一种橡胶用石墨烯－氧化锌复合材料具有很高的经济价值，同时满足当今绿色环保的要求。

发明内容

基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种制备橡胶改性用石墨烯－氧化锌复合助剂的方法，采用本发明提供的方法得到的石墨烯－氧化锌复合助剂，作为橡胶硫化活性剂加入到橡胶中，混合后得到的复合橡胶具有高强度与优良的导热性、抗撕裂，低生热性与耐磨性，从而可以进一步降低氧化锌在橡胶中的使用量。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种制备橡胶改性用石墨烯－氧化锌复合助剂的方法，包括如下步骤：

步骤1：将重量比为1：0.8～1.5的石墨烯与无水乙醇进行真空离心搅拌3～5分钟，接着搅拌，搅拌期间每隔4～6分钟将隔离基底液分次加入，搅拌30分钟以上后得到混合悬浊液，其中，混合悬浊液中石墨烯与隔离基底液的重量比为1～3：3～5；

其中，所述隔离基底液的原料包括以下重量份的组分：20～25份浓度为45％的乙醇水溶液、3～5份的硅烷偶联剂、10～20份碱性硅溶胶、10～20份硬脂酸钠溶液、0.1～0.5份的分散剂；

步骤2：将步骤1得到的混合悬浊液升温至40～50℃，然后按照5～25：100的重量比与氧化锌进行高压雾化混合，然后将混合雾化体于120～150℃条件下烘干得到改性石墨烯与氧化锌混合粉末，接着旋转搅拌30分钟以上并粉碎即得到石墨烯－氧化锌复合助剂。

作为优化，所述步骤1中采用石墨烯的颗粒尺寸为500纳米以下；所述步骤2中采用氧化锌粉为间接法氧化锌，颗粒尺寸为3微米以下，原料颗粒尺寸越小，越容易在橡胶中分散。

所述步骤1中进行离心搅拌有利于使石墨烯颗粒在无水乙醇中分散且不团聚，作为优化，离心搅拌的速率为800～950r/min，离心速率过低，石墨烯颗粒不易在无水乙醇中分散，离心速率过高，石墨烯在无水乙醇中分散度均匀度过低，之后的搅拌工艺不易使之均匀分散。