[发明专利]一种石墨微片/天然胶乳复合材料的制备方法及产品

说明书

本发明公开了一种石墨微片/天然胶乳复合材料的制备方法及产品。具体公开了将Fe₃O₄纳米颗粒负载在纳米石墨微片上，制得Fe₃O₄@石墨微片；对Fe₃O₄@石墨微片进行表面功能化修饰；再将修饰后的Fe₃O₄@石墨微片加入到天然胶乳中，均匀混合，并在混合过程中外加磁场，制得石墨微片/天然胶乳复合材料。本发明通过将大径厚比的纳米石墨微片作为天然胶乳新型纳米增强填料，利用外加磁场对填充在天然胶乳中磁性Fe₃O₄@纳米石墨微片进行定向诱导排列并提高其分散效果，实现了纳米石墨微片与天然胶乳的有序化复合，充分发挥纳米石墨微片的自身特性，提高天然胶乳的机械性能。

技术领域

本发明涉及天然胶乳复合材料领域，特别涉及一种石墨微片/天然胶乳复合材料的制备方法及产品。

背景技术

天然胶乳是一种以顺-1，4-聚异戊二烯为主要成分的天然生物合成高分子，具有良好的弹性和成膜性，因而广泛应用于薄膜制品的生产。要获得厚度更薄、触感更舒适、安全性更高的薄膜制品，其材质必须具备更高的力学强度、更优异的气密性与阻隔性、更好的润滑性，因此必须对原料天然胶乳进行增强改性。

目前，国内外主要采取纳米技术对天然胶乳共混改性以获得高性能橡胶复合材料。主要采取加入石墨烯获得高性能橡胶复合材料，但目前真正意义上的石墨烯因其工业级别宏观生产的工艺尚未成熟，产量稀少且价格昂贵，石墨烯天然胶乳避孕套不可能大规模生产，离大众普及尚且遥远。面对天然胶乳薄膜制品的高功能、低成本、工业化的现实需求，为了克服现有石墨烯因产量低、成本高等不足，发展低成本、高增强、易于工业化生产的天然胶乳补强材料是十分必要的。

另外，石墨烯在天然胶乳中应用仅限于导热填料，而石墨烯对天然胶乳的机械强度和导热/导电性的提升有限，与所付出的经济成本、工艺难度是不相匹配的。石墨材料(包括石墨烯)的其他功能如润滑性、抗菌性、抗病毒性等特性远未得到发挥。石墨微片具有巨大的径厚比(100～500)，同时保持了天然石墨良好的导电导热性、润滑性及结构各向异性，又具有石墨烯相当的强度、抗菌性。最重要的是多层石墨烯微片价格仅为单层石墨烯价格的万分之一，成本优势明显，因此，开发如何利用价格低廉、资源丰富的石墨微片作为天然胶乳的新型增强材料的方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨微片/天然胶乳复合材料的制备方法及产品，以替代目前产量低、成本高的石墨烯天然胶乳材料。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明的技术方案之一：提供一种石墨微片/天然胶乳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将Fe₃O₄纳米颗粒负载在纳米石墨微片上，制得Fe₃O₄@石墨微片；对Fe₃O₄@石墨微片进行表面功能化修饰；再将修饰后的Fe₃O₄@石墨微片加入到天然胶乳中，在混合过程中外加磁场，制得石墨微片/天然胶乳复合材料。

优选的，所述纳米石墨微片的制备步骤包括：将膨胀石墨和表面活性剂混合，进行湿法球磨，制得纳米石墨微片。

在湿法球磨过程中，由于石墨烯微片在溶液中溶解度小，会导致球磨效果降低，因此，本发明在球磨过程中加入了表面活性剂，加入的表面活性剂能够吸附到石墨微片的表面，增加石墨微片在溶液中的溶解度，形成稳定的悬浮液，减少了沉积在球磨罐底部和侧面的膨胀石墨含量，能够有助有于球磨过程中对石墨层板的剥离作用，使制备的纳米石墨微片能够具有更少的碳层数。