[发明专利]氧化石墨烯基橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化石墨烯基橡胶复合材料及其制备方法，属于橡胶复合材料技术领域。其首先制备氧化石墨烯分散液，然后制备聚乙烯醇水溶液，复合制备氧化石墨烯‑聚乙烯醇复合物，最后将氧化石墨烯‑聚乙烯醇复合物、聚乙烯醇缩丁醛、胶料注入密炼室混炼，得到胶料复合物。本发明工艺简单，能够显著提高氧化石墨烯在橡胶混炼工艺中的分散性，提高橡胶的各项性能指标。

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨烯基橡胶复合材料及其制备方法，属于橡胶复合材料技术领域。

背景技术

橡胶因其独特的高弹性，是一种重要的战略性物资，在国民经济、高新技术和国防军工领域有着极为广泛的应用。

石墨烯是由单层碳原子通过sp²杂化紧密堆积成的一种蜂窝状二维材料，其具有超高的力学性能（杨氏模量~1.1 TPa，断裂强度125 GPa）、高导热性能（~5300 W/(m×k)）、高比表面积（~2630 m²/g）、低密度（2.2 g/cm³）、高电子迁移率、高阻隔性能等优异性能，有着21世纪新材料之王的称号。

近年来，将石墨烯引入橡胶中提高橡胶的综合性能是研究的热点。石墨烯不仅能够提高橡胶的机械性能，同时可赋予其特殊的功能性。提高石墨烯在橡胶中的分散性是发挥石墨烯性能，提升橡胶综合性能的关键。然而，提高石墨烯的分散性一直是科研技术领域和工业领域的难点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种氧化石墨烯基橡胶复合材料及其制备方法。

本发明的技术方案，氧化石墨烯基橡胶复合材料，配方比例按重量份计如下：橡胶100份，氧化石墨烯-聚乙烯醇复合物0.1-20份，聚乙烯醇缩丁醛0.5-5份，炭黑30-60份，氧化锌5-10份，硬脂酸0.5-4份，防老剂1-5份，硫磺2-6份，促进剂0.5-2份和防焦剂0.1-0.4份。

作为优选，所述橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶中的一种或多种。

作为优选，所述氧化石墨烯-聚乙烯醇复合物中，氧化石墨烯与聚乙烯醇的质量比为1:10-100。

作为优选，所述橡胶为天然橡胶。

作为优选，所述炭黑为N234、N326和N375中的一种或多种。

作为优选，所述防老剂为防老剂4020和/或防老剂RD。

作为优选，所述促进剂为NOBS、CZ、DZ和NS中的一种或多种。

作为优选，所述防焦剂为防焦剂CTP。

所述氧化石墨烯基橡胶复合材料的制备方法，按重量份计步骤如下：

（1）氧化石墨烯-聚乙烯醇复合物的制备：

a、将氧化石墨烯分散于去离子水中，100-800W功率下超声1-3h得到分散均匀的氧化石墨烯分散液，所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.01-5g/L；

b、将聚乙烯醇溶于去离子水中，配置质量浓度为1%-10%聚乙烯醇水溶液，待完全溶解后加入步骤a中的氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯与聚乙烯醇的质量比为1:10-100，100-800W功率下超声分散10 min~1h，得到氧化石墨烯-聚乙烯醇分散液；

c、将氧化石墨烯-聚乙烯醇分散液于室温下干燥2-24 h，制备得到氧化石墨烯-聚乙烯醇复合物，氧化石墨烯与聚乙烯醇的质量比为1:10~100；