[发明专利]一种石墨复合组合物

说明书

本发明公开了一种石墨复合组合物。该组合物是以石墨为主要原材料，加以树脂进行预处理后，采用挤出造粒的方法制得，可以改善橡胶胶料的自润滑性，特别适用于具有自润滑要求的橡胶制品当中。

技术领域

本发明公开一种石墨复合组合物，具体涉及非金属材料领域及橡胶材料加工技术领域。

背景技术

近年来新型碳材料发展迅猛，出现了一系列包括石墨烯、碳纳米管、富勒烯等新材料，但是这些新型碳材料均存在制备难、价格昂贵、高能耗等难题,难以在短期内实现大批量应用。目前国家正大力提倡“绿色工业”，在工信部2016年发布的《工业绿色发展规划》中，要求以资源能源利用效率和清洁生产水平提升为重点，大力发展绿色制造。因此实现原材料的绿色化，发掘其潜在或未探明的性能，探究其应用机理，可以加深非金属矿物在实际生产、生活中的应用。

石墨是一种性能优异的无机非金属矿物，具有很多独特的物化性能。天然石墨中又根据结晶程度高低分为晶质石墨和隐晶质石墨，晶质石墨由于结晶程度高，晶体直径＞1μm，而隐晶质石墨结晶程度低，晶体直径＜1μm。晶质石墨具有较好的可选性，性能优良，并且易于提纯，已在冶金、航空、电气工业中得到较为广泛的应用。而隐晶质石墨的组分复杂，各矿物组分之间相互浸染，不易提纯，导致其应用受到很大的限制。长期以来，研究者们将关注的焦点集中在晶质石墨上，对隐晶质石墨鲜有关注，对其的应用几乎为空白。

应用实践表明，结晶程度较高的石墨呈鳞片状,呈明显的各向异性,容易切割橡胶分子，若大量添加虽然可以改善胶料的耐磨性，但是会对橡胶材料的加工工艺性造成影响。本发明提出将石墨材料进行造粒处理，通过将石墨制成石墨复合组合物，来改善石墨材料在橡胶中的分散性及加工工艺效果。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种石墨复合组合物。石墨复合组合物是以石墨为主要原材料，加以树脂进行预处理后，采用挤出造粒的方法制得。相比于橡胶材料中其他的橡胶填料，隐晶质石墨由于其自身的自润滑性，能降低橡胶分子链之间的摩擦，进而改善橡胶胶料的自润滑性。

本发明所述的一种石墨复合组合物，其特征在于所述的石墨为隐晶质石墨，是对隐晶质石墨矿石进行粉碎、研磨制得隐晶质石墨粉，具有金属光泽，有滑腻感，表面呈土状，平均粒径为5μm，其主要成分为碳，碳含量在60%~90%，非石墨成为主要为二氧化硅，三氧化二铝，三氧化二铁等。本发明选用的隐晶质石墨，其碳含量为84.18%，挥发分2.22%，灰分中二氧化硅6.5%，三氧化二铝5.05%，三氧化二铁1.05%，其余为硅酸盐等物质。

本发明所述的隐晶质石墨粉为全组份石墨粉，所述的隐晶质石墨粉是通过气流粉碎制得的全组份隐晶质石墨粉，未对其进行提纯处理。

本发明所述的石墨复合组合物采用复合挤出造粒的方法，将隐晶质石墨粉与EVA树脂进行混合，使隐晶质石墨粉浸渍于EVA树脂中，预处理16h~24h以上，通过挤出造粒的方法制得石墨复合组合物，隐晶质石墨含量在60%至75%。采用复合挤出造粒的方法有助于提高隐晶质石墨粉在橡胶材料中的分散性及加工工艺性，也更具有环保性，对改善生产环境具有积极的作用。本发明所选用的石墨复合组合物的隐晶质石墨含量为60%，EVA树脂含量为40%。

本发明所述的石墨复合组合物可按照橡胶加工的通用工艺及设备，如：密炼机、开炼机、平板硫化机等，添加在橡胶制品混炼胶中，可以改善胶料的自润滑性，特别适用于具有自润滑要求的橡胶制品当中。

具体实施方式：

下面通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。除非另有说明，以下实施例中所述的“份”均为质量份。

在开炼机中使用的配方，在配方中分别加入相同份数（40份）的N990炭黑和石墨复合组合物，依据橡胶开炼工艺进混炼后，在平板硫化机硫化，硫化条件为170℃硫化10分钟，制得硫化胶；硫化胶的各项性能。

表1 硫化胶的物理机械性能