[发明专利]一种石墨烯增强导电橡胶膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯增强导电橡胶膜及其制备方法。将氧化石墨烯、碱、铁氧体纳米纤维、金属纳米线先后加入水中混合得到纺丝液溶胶，接着在外加磁场作用下进行喷丝，制得氧化石墨烯掺杂改性铁氧体纳米纤维，利用还原剂还原氧化石墨烯，最后与天然橡胶分散于四氢呋喃中，混合后浇注成膜，即得增强改性导电橡胶薄膜。该方法通过施加磁场制得的取向铁氧体纤维与片层状的石墨烯相互搭接，分散在橡胶基体内形成有序的带状增强结构，对橡胶的力学强度和导电性均有大幅提升，并且制备过程简单，制得的导电橡胶性能优异，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及橡胶改性领域，具体涉及增强导电橡胶的制备，特别是涉及一种石墨烯增强导电橡胶膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电子工业和信息技术的迅速发展，电子产品间产生的电磁干扰问题越来越明显。电磁干扰、电磁辐射及静电等问题已经给人们的日常生活和工农业生产带来了很大的影响。电磁屏蔽是电磁干扰防护控制的最基本方法之一。通过吸收、反射和多重反射，电磁波的能量在传播过程中被损耗到不会干扰仪器正常工作的程度。导电橡胶以其良好的导电性、延展性、弹性、环境密封性和耐介质腐蚀性，在电磁屏蔽领域得到了广泛应用。

对于橡胶而言，是一种很好的电绝缘体。为了让橡胶材料获得导电性性能进而满足橡胶在各领域的应用，我们通常会往橡胶基体中加入导电填料来赋予其导电功能。目前，提高导电橡胶性能的研究主要集中在对橡胶基体的改性、对导电填充体的改进以及制备工艺改良等方面。而导电填料作为导电橡胶的功能体，其性能的优劣对产品的导电性能影响最大。总体来讲，该功能体主要分为碳系导电填料和金属系导电填料两类。传统的碳系导电填料，如炭黑和碳纳米管都存在缺陷，石墨烯作为碳系导电填料的一种，具有密度低、化学性质稳定、导电导热性好、耐高温以及自润滑性好等优点，在导电橡胶领域的应用越来越广。

中国发明专利申请号201510408488.6公开了一种氧化石墨烯/Fe₃O₄基复合导电橡胶及其制备方法，将氧化石墨烯、NaAc以及FeCl₃·6H₂O分散在去离子水中，采用水热法制得氧化石墨烯/Fe₃O₄导电填料，然后采用溶液共混法将橡胶基体和氧化石墨烯/Fe₃O₄导电填料进行混合，通过超声波分散以及机械搅拌的方法将导电填料均匀分散在橡胶基体中，真空干燥后加入硫化剂，并通过双辊筒开炼机混合、平板硫化机成型等工序制备出兼具导电、耐磨性能的复合导电橡胶。

中国发明专利申请号201510970408.6公开了一种导电橡胶，由以下重量份数的物质组成：天然橡胶25~45份、丁苯橡胶15~25份、丁腈橡胶15~25份、氢化丁腈橡胶15~25份、羧基丁腈橡胶10~15份、表面镀银的氧化石墨烯3~5份、硫化体系8~12份、偶联剂15~20份、阻燃剂10~15份、导电粉体15~20份、着色剂3~5份、抗氧化剂1~3份、增塑剂0.5~0.8份、表面活性剂0.5~0.8份、乙酸乙酯15~25份、纳米二氧化硅15~20份、纳米三氧化二铝Al₂O₃25~35份。

中国发明专利申请号201711079428.X公开了一种导电橡胶及其制备方法，按重量分数计，由以下原料组成：天然橡胶45~60份、丁腈橡胶45~60份、表面镀银的氧化石墨烯3~5份、硫化剂5~8份、硅烷偶联剂15~20份、阻燃剂10~15份、乙炔炭黑15~20份、羧甲基纤维素0.5~0.8份。

中国发明专利申请号201710854810.7公开了一种用于电磁屏蔽机房的导电橡胶，按照重量份数计算，包括以下份数的原料：甲基乙烯基硅橡胶80~100份、玄武岩短纤维16~20份、镀银玻璃微球粉体20~22份、碳纳米管4~6份、石墨烯0.8~1.2份、乙炔炭黑1~4份、γ~氨丙基三乙氧基硅烷1~2份、乙烯基三甲氧基硅烷1~3份、氧化锌4~6份、莱茵散2~3份、二乙基二硫代氨基甲酸0.5~1.5份、硫化剂2~5份、防老化剂0.8~1.5份。