[发明专利]一种防静电高耐磨的轮胎面胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防静电高耐磨的轮胎面胶及其制备方法，通过选择特定DBP值的纳米炭黑以特定比例与还原氧化石墨烯复配，再和常规胎面胶混炼后得到。不同DBP值的纳米炭黑在还原氧化石墨烯表面的不同区域分布，形成了独特的纳米复合结构，呈现出极佳的导电性，在加入常规胎面胶后能有效提升其导电性、耐磨性，并且不降低拉伸强度。同时，石墨烯和炭黑的添加量显著低于常规导电添加剂，具有低成本、高附加、性能均衡的优点，可在汽车和飞机轮胎中得到应用。

技术领域

本发明属于轮胎材料领域，尤其涉及一种防静电高耐磨的轮胎面胶及其制备方法。

背景技术

日常生活中，两种不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电现象，这是由于一个物体失去一定电荷后带正电，而另一个物体得到电荷带负电，这些电荷难以简单中和，便会逐渐累积形成静电。静电本身是一种非常常见的现象，但是当静电在积累并剧烈释放时，极易引发电路击穿、信息干扰、火灾、电击等现象，轻则使人体产生不适，重则干扰电磁信号，引发头晕、头痛，击穿电子元器件，甚至引发爆炸和火灾。对于轮胎而言，防静电有显著的重要性。在汽车运动、飞机起落的过程中，轮胎与地面摩擦会产生大量静电，当静电积累过多时，电气设备受电压、电磁感应等效果影响会发生失稳、失效甚至击穿等现象，在加油时引发火灾，特别是对于飞机而言，静电积累可能引发电子设施失灵，人体静电损害以及静电引发的火灾等危险，因此降低轮胎静电具有显著意义。

向传统轮胎材料中加入导电材料，如金属线、金属粒子、石墨、炭黑等导电剂是降低轮胎电阻，使静电荷快速消弭的有效手段。然而，加入了导静电材料后，轮胎的强度、耐磨性、老化性、抓地力等性能随之降低，反而降低了轮胎的实用性。这就形成了一种难以平衡的关系，降低导静电材料添加量能一定程度保留轮胎的性能，但是又无法实现防静电效果。

石墨烯是由碳原子组成的二维蜂窝状纳米材料，于2004年首次被发现。在石墨烯面内，碳原子均为sp2杂化，在面内形成六元环键接，并在垂直于层平面的方向形成贯穿全层的大π键，从而为电子传递提供了绝佳的条件。经研究人员测试发现，室温下石墨烯的载流子迁移率达到了15000cm²/(V·s)，是目前一直载流子迁移率最高的物质碲化铟的两倍以上，并且该载流子迁移率随温度变化较小，因此在导电材料、电子材料等领域有显著应用潜力。此外，石墨烯本身具有最高的导热率和力学强度，化学性能稳定，有一定的生物相容性，从而在诸多领域均有广阔应用潜力。

然而，石墨烯的导电率与制备方法关系密切，目前虽然有多种多样的制备方法，但是在导电性上差异极大。将石墨烯与其他材料复合是平衡产品性能和工业化难度的一种有效手段，可通过不同材料的特点相结合，弥补彼此缺陷，达到最优性能的效果。其中导电碳材料具有廉价、导电性能好、分散效果佳等优势，能与石墨烯的高强度、高载流子迁移率、高比表面积和化学稳定性等优势相结合，实现协同效应。如专利201610076705.0提供了一种石墨烯复合导电粉体的制备方法，将石墨烯表面覆盖多吡啶化合物，在与导电碳材料相结合。但是该专利重点是解决石墨烯和导电碳材料如何连接的问题，对于怎样充分利用石墨烯本身性能的问题没有进行涉及。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术不足，提供一种防静电高耐磨的轮胎面胶及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种防静电高耐磨的轮胎面胶，至少包括还原氧化石墨烯、纳米炭黑和常规胎面胶，纳米炭黑附着于还原氧化石墨烯的两面。纳米炭黑包含高DBP值纳米炭黑和低DBP值纳米炭黑；纳米炭黑包含高DBP值纳米炭黑和低DBP值纳米炭黑，低DBP值纳米炭黑的添加量是高DBP值纳米炭黑的3～5倍(质量比)，纳米炭黑和还原氧化石墨烯质量比为10：0.4～2.4；纳米炭黑和还原氧化石墨烯在轮胎面胶中的总质量分数为1％～10％；高DBP值纳米炭黑的DBP值为360～400，低DBP值纳米炭黑的DBP值为200～280。

进一步地，所述低DBP值纳米炭黑富集于还原氧化石墨烯的缺陷位点处。