[发明专利]一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯15‑25份、丁晴橡胶58‑70份、白炭黑20‑40份、偶联剂3‑5份、硬脂酸3‑5份、纳米氧化锌15‑22份、分散均匀助剂02‑0.4份、抗氧化剂3‑9份和增塑剂10‑20份，先将丁晴橡胶放入密炼机塑炼20~50分钟，温度控制在90℃以下，冷却至室温，如此反复4次，然后加入氧化石墨烯混合。该氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法，加了氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的母胶以后橡胶产品的物理性能指标明显提高，避免了因氧化石墨烯由于其密度低，造成加料困难，在混合时容易发生物料混合不匀的问题。

技术领域

本发明涉及橡胶复合材料技术领域，具体为一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）发现了石墨烯，它的力学特性是强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa，而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa，由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。现将其力学特性运用到丁晴橡胶（NBR）纳米复合材料中，将明显改进丁晴橡胶（NBR）纳米复合材料的强度特性。

目前氧化石墨烯/丁晴橡胶（NBR）纳米复合材料常用的混合物是炭黑（Carbon.nanotubes）、白炭黑（Silica）、偶联剂（Couping reagent）、硬脂酸（Stearicacid）、氧化锌（Zincoxide）、抗氧化剂2246（Rubber Antioxidant2246）、分散均匀助剂（WB212）；常用的制备方法有分层塑炼法、分段塑炼法和聚合混炼法。使用最为普遍的是分段塑炼法和聚合混炼法，然而在分段塑炼法和聚合混炼法的过程中丁晴胶会受到强力的剪切作用，填料会均匀地分散在聚合物熔体中，而氧化石墨烯由于其密度低，造成加料困难，在混合时容易发生物料混合不匀的问题，使生产无法有序正常的进行。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料及其制备方法，解决了分段塑炼法和聚合混炼法的过程中丁晴胶会受到强力的剪切作用，填料会均匀地分散在聚合物熔体中，而氧化石墨烯由于其密度低，造成加料困难，在混合时容易发生物料混合不匀的问题，使生产无法有序正常进行的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯15-25份、丁晴橡胶58-70份、白炭黑20-40份、偶联剂3-5份、硬脂酸3-5份、纳米氧化锌15-22份、分散均匀助剂02-0.4份、抗氧化剂3-9份和增塑剂10-20份。

优选的，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯17-27份、丁晴橡胶60-72份、炭黑22-42份、硬脂酸5-8份、纳米氧化锌17-24份、分散均匀助剂0.4-0.6份、抗氧化剂5-11份和增塑剂12-22份。

优选的，其原料按重量份包括有：氧化石墨烯19-29份、丁晴橡胶62-74份、炭黑24-44份、硬脂酸8-10份、纳米氧化锌19-26份、分散均匀助剂0.6-0.8份、抗氧化剂7-13份和增塑剂14-24份。

本发明还公开了一种氧化石墨烯/丁晴橡胶纳米复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：