[发明专利]一种氧化石墨烯壳材包覆硫磺微胶囊的制备方法

说明书

本发明公开了一种可用作橡胶硫化剂的包覆性硫磺的制备方法。以不同粒径的硫磺为囊心，氧化石墨烯和官能团化氧化石墨烯为包覆材料，采用溶液共混的方法制备了包覆性硫磺产品，包覆过程简单，安全环保，相对于一般的微胶囊包覆方法更加简捷。本发明制备的包覆性硫磺产品在混炼阶段能够和胶料形成良好的混合，冷却停放阶段不喷霜，硫化温度下能够释放硫磺参与硫化反应，可作为新型硫化剂用于橡胶相关产业。此外，不同官能团化的氧化石墨烯壳材可以提供不同的性能，适用于开发一剂多能硫化剂。

技术领域

本发明属于一种可作为新型橡胶硫化剂的包覆性硫磺的制备方法，特别涉及一种氧化石墨烯和功能化氧化石墨烯包覆硫磺的制备方法。

背景技术

硫磺在橡胶中作为硫化剂可以在硫化阶段赋予长链大分子交联网络结构，提供硫化胶所需要的强度，是橡胶工业中最常用的硫化剂。但是在实际使用中，由于混炼和硫化阶段的操作温度较高，在胶料中混炼均匀的硫磺在低温停放阶段由于溶解度的下降会以结晶形式析出表面，造成“喷霜”。为了解决喷霜，分别提出了不溶性硫磺产品和硫磺微胶囊产品。不溶性硫磺是硫磺开环聚合而成的长链结构，在橡胶中混合后不会析出，但是它的高成本高危险性等缺点也对他的工业化发展带来了限制。硫磺微胶囊是一种由外层包覆材料将硫磺束缚在内部的一种核壳结构微型容器，在混炼阶段由于壳材的存在可以与橡胶形成良好的混溶，停放阶段不喷霜，硫化温度下能够释放硫磺参与反应，是一种新型的硫化剂。目前对其包覆用的壳材都是一些传统的壳材，比如脲醛树脂，密胺树脂，聚脲等等。

石墨烯是由6个碳原子通过sp2杂化形成的单原子层二维结构，六边形环构成蜂巢状结构。简单的说，石墨烯是石墨的一个单层。单层石墨烯以二维晶体结构存在，厚度只有0.334nm，它是构筑其它炭质材料的基本单元，它可以包裹起来形成零维的富勒烯，卷起来形成一维的碳纳米管，层层堆积形成三维的石墨。石墨烯因具有高的比表面积、突出的导热性能和力学性能及其非凡的电子传递性能等一系列优异的性质，引起科技工作者的极大兴趣。石墨烯具有非常好的力学性能，是人类已知的强度最高的物质，杨氏拉伸模量可以高达1100GPa，断裂强度高达125GPa。

石墨烯的表面呈现稳定的惰性，容易堆叠在一起，实现不了单层石墨烯的优异的性能，为了提高其分散性和应用范围，我们可以将氧化石墨烯进行功能化，方法主要有非共价键功能化和共价键功能化。功能化的石墨烯或者氧化石墨烯不仅溶剂分散性能得到改善，还能赋予石墨烯新的性能，扩展其应用领域。

发明内容

本发明公开了一种可用作橡胶硫化剂的包覆性硫磺的制备方法。以不同粒径的硫磺为囊心，氧化石墨烯和官能团化氧化石墨烯为包覆材料，采用溶液共混的方法制备了包覆性硫磺产品，包覆过程简单，安全环保，相对于一般的微胶囊包覆方法更加简捷。本发明制备的包覆性硫磺产品在混炼阶段能够和胶料形成良好的混合，冷却停放阶段不喷霜，硫化温度下能够释放硫磺参与硫化反应，可作为新型硫化剂用于橡胶相关产业。此外，不同官能团化的氧化石墨烯壳材可以提供不同的性能，适用于开发一剂多能硫化剂。

采用本专利提供的配方及工艺，采用氧化石墨烯和表面官能团化氧化石墨烯作为包覆材料对硫磺进行包覆，所得到的包覆性硫磺产物为灰色粉末，硫磺的质量分数在90％以上，包覆率极高，不同包覆材料提高了硫磺微胶囊的致密性，而且相对于其他方法，得到的产物不需要萃取等后处理，安全环保，用于橡胶硫化剂，可以有效的抑制“喷霜”现象，是一种具有开发价值的橡胶硫化剂。

附图说明

附图为氧化石墨烯包覆硫磺微胶囊表面形貌扫描电镜照片

具体实施方式

以下的具体实施例就发明的氧化石墨烯和功能化氧化石墨烯壳材包覆硫磺微胶囊及其制备方法做出详细的解释。但这些实施例并不限制本发明的范围，也不应理解为只有本发明提供的条件、参数或数值才能实施本发明。

实施例1

制备单层氧化石墨烯包覆性硫磺的原料组成及用量如下：