[发明专利]一种石墨烯复合氯丁橡胶电热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合氯丁橡胶电热材料，包括下列原料：氯丁橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯5、甲酸、氯化聚乙烯、二甲基亚砜、二氧化硅三甲基硅烷氧基硅酸酯、马来酸酐共聚物、松油醇、羟基硅油、氧化石墨烯、导电炭黑、硅烷偶联剂、过氧化二苯甲酰、防老剂、硬脂酸锌。本发明还提供了上述石墨烯复合氯丁橡胶电热材料的制备方法；本发明的石墨烯复合氯丁橡胶电热材料不仅导热导电效果和机械强度优异，还具有力学性能好、尺寸稳定性好、耐候性好等特点，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及复合电热材料技术领域，具体是一种石墨烯复合氯丁橡胶电热材料及其制备方法。

背景技术

橡胶，如天然橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等，具有高弹性，可广泛用于生活用品(胶鞋)、汽车工业(轮胎)、医药工业(药用瓶塞)、电气工业(电线电缆)等众多行业和领域，是很好的电绝缘体。

石墨烯是单层碳原子以Sp2形式堆积形成的蜂窝状二维晶体，且石墨烯具有大的比表面积和优异的电学、热学及力学性能。三维石墨烯是基于二维石墨烯片通过空间交联形成的三维网状结构，除具有二维石墨烯的固有性能外，三维石墨在空间导热，导电以及宏量高质量制备方面具有独特的优势。例如，石墨烯材料具有独特的二维声子传输特性、极高的理论热导率，是目前导热系数最高的材料，同时石墨烯具有最高的电子传导速度，大约为光速的1/300，且石墨烯的硬度大，可达钢材的500倍。

电热材料是通过自身电阻能够将电能转化为热能的材料，通常的电热材料是由金属、半导体或导电颗粒高分子材料复合制成的。石墨烯基橡胶复合材料通常作为导电、屏蔽材料应用在电子技术领域，在电热材料中的研究较少。使用时，基本仅考虑其导电性，并没有考虑可塑性、拉伸强度、拉断伸长率等机械性能。为适应复杂的工作环境，电热材料要具备的要求越来越高，如易于成型、定型，导电稳定、可塑性高，柔韧性高，成本低等。

目前虽然也有将石墨烯添加到橡胶中制备电热材料的先例，然而其制备成的电热材料的理化性质往往不能完全满足需求，并且石墨烯价格昂贵，不能适用于大规模工业化生产的需求。因此，研发一种石墨烯用量较少，但又具有同样优良导电导热效果和机械强度的电热材料产品，实现石墨烯复合橡胶的推广应用显得尤为重要。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，适应现实发展，提供一种石墨烯复合氯丁橡胶电热材料及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯复合氯丁橡胶电热材料，包括下列重量份的原料：氯丁橡胶80～100份、聚对苯二甲酸乙二醇酯50～80份、甲酸50～80份、氯化聚乙烯40～60份、二甲基亚砜30～50份、二氧化硅20～30份、三甲基硅烷氧基硅酸酯10～25份、马来酸酐共聚物15～20份、松油醇10～15份、羟基硅油3～5份、氧化石墨烯3～5份、导电炭黑3～5份、硅烷偶联剂1～3份、过氧化二苯甲酰1～3份、防老剂1～3份和硬脂酸锌0～1份。

优选地，包括下列重量份的原料：氯丁橡胶90份、聚对苯二甲酸乙二醇酯65份、甲酸65份、氯化聚乙烯50份、二甲基亚砜40份、二氧化硅25份、三甲基硅烷氧基硅酸酯18份、马来酸酐共聚物17份、松油醇12份、羟基硅油4份、氧化石墨烯4份、导电炭黑4份、硅烷偶联剂2份、过氧化二苯甲酰2份、防老剂2份和硬脂酸锌1份。

优选地，所述聚苯乙烯的熔融指数为1～100g/10min。

优选地，所述氧化石墨烯的碳含量不低于90％，比表面积为100～500m²/g。

优选地，所述防老剂选自防老剂MBZ、防老剂RD、防老剂NBC、防老剂AW中的一种或几种。

本发明同时公开了上述石墨烯复合氯丁橡胶电热材料的制备方法，包括如下步骤：