[发明专利]一种石墨烯橡胶浓缩料及石墨烯橡胶的生产方法

说明书

本发明涉及橡胶领域，公开了一种石墨烯橡胶浓缩料及石墨烯橡胶的生产方法，包括：a）将可膨胀石墨加热得到石墨蠕虫；b）将石墨蠕虫臭氧氧化；c)将石墨蠕虫用偶联剂表面改性；d)将石墨蠕虫加水分散、剥离均质得到石墨烯浆料；e）将石墨烯浆料与氨水稳定乳胶水溶液混合分散、剥离均质得到石墨烯乳胶浆料；f）调节石墨烯乳胶浆料pH，使石墨烯乳胶凝絮，将水压滤挤出，干燥得石墨烯橡胶浓缩料。本发明结合臭氧氧化与物理方法对多层石墨烯进行处理，制得的石墨烯本征性好、易于与橡胶结合的石墨烯。将其与乳胶复合制得导电、导热性好的石墨烯橡胶。本发明方法成本低、可连续大规模生产。

技术领域

本发明涉及橡胶领域，尤其涉及一种石墨烯橡胶浓缩料及石墨烯橡胶的生产方法。

背景技术

天然橡胶是从热带特定植物中采集的白色胶乳经过乳液凝聚得到的，其主要成分是顺式聚异戊二烯，是分子量不同的各种聚异戊二烯分子的混合物，分子量很高。天然橡胶一般通过添加炭黑和白炭黑等增强力学性能、同时维持高回弹性、低疲劳热和优异的加工性能，使其用成为轮胎、传动带、鞋具、工程用品等领域的主要原料。

节能环保是社会的主旋律，作为耗能大户的运输行业也面对节能减排的要求，随着石油和能源成本的不断升高，新型节能轮胎的需求越来越强烈。添加白炭黑的天然橡胶与添加普通炭黑的比较，节能达7％，但是白炭黑不导电和导热，会降低车体、轮胎的静电排放以及轮胎的寿命，需要添加额外的导电导热材料提高这些特性。如表1所示，与橡胶比较石墨烯具有超高的强度、模量、导热率和导电率，但大尺寸的石墨烯由于结构完整，化学稳定性极高，表面呈惰性状态，片层之间有较强的范德华力，极易聚集，使其不溶于水及常用有机溶剂。

表1：石墨烯与橡胶物理和力学性能比较

物性	石墨烯	橡胶
形貌结构	2维近似平面	3维交联
a)]]>	130	0.03
杨氏模量(GPa)	1000	＜0.1
断裂拉伸(％)	＜＜1	＞500
泊松系数	0.05～0.3	0.48～0.5
电导率(S/m)	7]]>	-8]]>
热导率(W/(mK))	＞2000	0.15