[发明专利]功能化石墨烯-碳纳米管制备羧基丁腈橡胶阻尼材料的方法

说明书

本申请提供了功能化石墨烯‑碳纳米管制备羧基丁腈橡胶阻尼材料的方法，属于高分子材料及材料制备领域。本申请提供的功能化石墨烯‑碳纳米管制备羧基丁腈橡胶阻尼材料的方法，首先通过改性碳纳米管与功能化石墨烯分别进行修饰后，通过硅烷偶联剂第二次修饰，提高3‑氨基丙基三乙氧基硅烷的接枝率，通过混合改性碳纳米管与功能化石墨烯得到混合填料，然后通过混合填料与羧基丁腈橡胶胶乳混合、破乳、混炼、硫化，制备得到弹性模量在全段温域明显增加，动态力学性能得到显著增强的阻尼材料。

技术领域

本申请涉及高分子材料及材料制备领域，具体而言，涉及功能化石墨烯-碳纳米管制备羧基丁腈橡胶阻尼材料的方法。

背景技术

高速列车在全速运行中产生的强烈振动会降低高速列车零部件的使用寿命，造成经济浪费。在关键零部件处增添橡胶阻尼减振材料是当前非常有效的手段。为了提高阻尼橡胶的综合性能和降低成本，通过填料的添加来调节橡胶的动态力学性能是当前研究的重点。当添加碳纳米填料于橡胶基体中时，碳纳米填料会增加与橡胶基体的相互作用界面，在振动过程中，更多的相互作用界面能增大界面的摩擦作用从而增加复合材料的动态力学性能。现有碳纳米填料制备高分子阻尼材料技术当中，由于碳纳米填料与高分子基体的相互作用较弱，并且容易在基体中产生团聚，使得碳纳米填料制备的复合材料在动态力学性能测试中会出现弹性模量下降和阻尼值降低的不稳定现象。

申请内容

本申请的公开了功能化石墨烯-碳纳米管制备羧基丁腈橡胶阻尼材料的方法，方法包括以下步骤：

将石墨材料进行电化学剥离，制得改性石墨烯中间体悬浮液；将改性石墨烯中间体悬浮液与第一硅烷偶联剂按照25-50:1的体积比热搅拌混合、离心清洗、干燥得到功能化石墨烯；

将碳纳米管通过超声震荡分散于分散介质中，加入多巴胺搅拌混匀，加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，并调整pH值到8.2-8.7，搅拌混合，得到多巴胺沉积碳纳米管混合溶液；

多巴胺沉积碳纳米管混合溶液与第二硅烷偶联剂恒温搅拌混匀后，离心清洗，干燥得到改性碳纳米管；

将改性碳纳米管与功能化石墨烯混合，制得混合填料；

将混合填料与羧基丁腈橡胶胶乳进行混合、破乳、混炼、硫化，制备得到复合羧基丁腈橡胶阻尼材料。

本申请制备的羧基丁腈橡胶阻尼材料不仅能够获得弹性模量和阻尼值都增加的优良性能，同时对中间改性试剂聚多巴胺的选用减少了剧毒物质的使用，环保绿色利于工业化生产。

两种功能纳米填料按照比例进行混合，然后将两种功能纳米填料与羧基丁腈橡胶胶乳混合，经过破乳、双辊开炼、热压硫化工艺后得到功能化石墨烯和功能化碳纳米管混合填料制备羧基丁腈橡胶阻尼材料。尤其是混合填料的水溶液与羧基丁腈橡胶胶乳，通过混合后破乳、混炼有利于提高材料的性能。

在前述的一些实施例中，改性石墨烯中间体悬浮液的制备方法包括：以石墨作为电极，在离子液体溶液中进行电化学剥离；

离子液体溶液由1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐离离子液体与去离子水按照1:1-1.5的体积比制得。

在实施例中，通过电化学剥离的方法，将石墨棒作为电极，在1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体溶液中进行电化学剥离制备得到石墨烯中间体悬浮液。而通过1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体与去离子水按照1:1-1.5的比例制得离子液体，有利于提高电化学剥离的效率和提高制得的石墨烯中间体悬浮液的质量。

在前述的一些实施例中，电化学剥离的电压为直流5-7V，电流为1-1.5A,电化学剥离的时间为220-300min。

在前述的一些实施例中，碳纳米管与分散介质按照1-3质量份：1-4体积份的比例混合；多巴胺加入量为1-3质量份；

优选地，分散介质为水，碳纳米管为多壁碳纳米管；