[发明专利]一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料，由下述重量份的原料制得：氯化天然橡胶35‐45，丁苯橡胶15‐25，玻璃纤维10‐15，纳米二氧化硅3‐5，壳聚糖2‐3，石墨粉1‐3，硅酸钙4‐6，石蜡2‐5，硼酸锌1‐2，氧化锌1‐2。采用氯化天然橡胶、丁苯橡胶及玻璃纤维经过初步混合后与氧化石墨烯、石蜡混合改性，再辅以纳米二氧化硅、硅酸钙、硼酸锌、氧化锌等相关填充材料及阻燃材料，最后经混炼挤出造粒。该材料的加工过程及原料搭配，解决了材料之间分散性及混合均匀性等问题，获得复合材料具备散热性好、导静电性能好、阻燃性能好、强度高且耐磨性好等优点，广泛用于轮胎的子口、胎侧及胎冠等。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的快速发展，人们的生活水平逐渐提高，汽车的使用量也在逐年增长，对于汽车轮胎的需求量也越来越多。2015年全球轮胎市场价值1800亿美元，根据米其林的预测，2020年全球轮胎市场价值有望达到1998亿美元。2012年全球绿色轮胎市场价值448亿美元，2013‐2020年绿色轮胎市场有望以9.5％的年均复合增长率增长，2020年达到926亿美元，占全球轮胎市场的46.5％。轮胎的未来发展将朝着高环保、低消耗、超安全的绿色轮胎方向发展。

石墨烯是目前世界上发现的最薄、最坚硬导电导热性能最强的新型纳米材料，具有突出的导电性、导热性以及优异的力学性能。将石墨烯应用于轮胎产品，其独特的二维蜂巢状结构对于橡胶的特殊补强作用会优化橡胶的整个填料网络结构，一方面形成有效的导体网路结构，另一方面对轮胎自身的机械强度也有相应的优化。因此，将石墨烯与橡胶结合用于轮胎生产将是未来发展趋势，但是在实际应用过程发现了二者间相容性差、石墨烯材料在混炼中易飞扬、易聚集和难分散等缺陷。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料，由下述重量份的原料制得：

氯化天然橡胶35‐45，丁苯橡胶15‐25，玻璃纤维10‐15，纳米二氧化硅3‐5，壳聚糖2‐3，石墨粉1‐3，硅酸钙4‐6，石蜡2‐5，硼酸锌1‐2，氧化锌1‐2。

所述氯化天然橡胶是将块状天然橡胶经造粒机切成小颗粒状，然后将其加入反应釜中，向反应釜中通入氯气，达到一定压力后，升温并经过初步搅拌混合后置于超声波装置内，保持在一定温度下反应一段时间即在超声波环境下，促使氯气对天然橡胶表面氧化改性后，反应结束后，利用尾气处理装置吸收反应釜中的氯气后，产物经水洗、离心脱酸、用碳酸钠溶液中和后离心脱水、经过一定温度干燥一段时间，得到颗粒状氯化天然橡胶。

所述氯化天然橡胶制备中通入氯气后压力达到0.35‐0.45MPa，温度保持在120‐160℃，反应时间25‐35min；超声波频率控制在350‐420MHz；后处理部分温度保持在65‐75℃，时间40‐50min。

优选的，氯化天然橡胶制备中通入氯气后压力达到0.38MPa，温度保持在132℃，反应时间28min；超声波频率控制在396MHz；后处理部分温度保持在69℃，时间44min。

一种轮胎专用石墨烯改性橡胶复合改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将石墨粉、浓硝酸及浓硝酸加入反应器中，搅拌混合均匀，然后搅拌下加入高锰酸钾，然后借助于微波加热方式，在搅拌情况下充分反应，最后将得到的反应液进行离心分离的氧化石墨烯悬浮液，再加入盐酸溶液中和后，过滤即可得氧化石墨烯滤饼真空干燥即可得到氧化石墨烯；

(2)步骤(1)得到的氧化石墨烯与壳聚糖置于反应釜中搅拌充分混合，备用；