[发明专利]一种石墨烯基高耐磨丁腈橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯基高耐磨丁腈橡胶复合材料及其制备方法，涉及橡胶基复合材料技术领域。包括下述重量份的原料：丁腈橡胶100份，氰酸酯树脂20～40份，石墨烯0.5～1.5份，硫化活性剂3～5份，表面活性剂0.5～2.0份，交联剂0.5～2.5份，硫化促进剂0.5‑3.5份，防老剂0.5～3.0份，补强剂10～20份；氰酸酯树脂为双环戊二烯双酚型氰酸酯。制备方法：石墨烯在110～160℃下分散于氰酸酯树脂中，形成树脂化石墨烯；树脂化石墨烯与丁腈橡胶经混炼、硫化交联后得产品。该复合材料产品性能稳定，制备工艺简单，易于实施，效率高，成本低，石墨烯在橡胶中分散效果好，生产过程无污染。

技术领域

本发明涉及橡胶基复合材料技术领域，尤其是一种石墨烯基高耐磨丁腈橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯作为一种典型的二维纳米材料，具有超强的机械性能、优越的气体阻隔性以及良好的导电、导热性能。其作为橡胶的补强材料，少量的填充即可大幅度提升橡胶的机械性能，并且使其展现出良好的电、热特性，是一种非常理想的橡胶纳米填料。

橡胶材料是目前国民经济和高科技领域不可缺少和替代的关键材料之一，并广泛应用于航空航天、军事、交通运输、高铁、电子信息、能源动力以及国家重大基础工程建设等领域，是目前国际上竞争最激烈的高技术新材料领域之一。近年，随着科学技术的进步，对橡胶材料的要求也越来越高，新型橡胶材料不仅要具备高强度、高弹性等性能，同时还需要具备高耐磨、高耐油、耐高低温、高寿命等特点。因此，开展石墨烯与橡胶复合材料的研究，对于提高我国橡胶工业的整体水平意义重大。然而，在实际生产加工过程中，石墨烯在橡胶基体中的分散一直是困扰石墨烯/橡胶复合材料发展的瓶颈。由于表面张力及自聚集的原因，使橡胶与石墨烯之间的界面结合力很低，极易相分离，从而使复合材料的性能大打折扣，远远达不到所期待的性能指标。

为了克服此难题，各国科学工作者采用多种途径来提高石墨烯在橡胶基体中的分散效果，如机械共混、溶液共混、乳液共混、原位聚合等。但上述方法均存在效率低、成本高、大规模工业化难度大等问题，且一些方法由于使用大量溶剂，也存在着溶剂回收及环境污染等问题。因此，开发绿色环保的石墨烯基高耐磨丁腈橡胶复合材料及其制备方法已成为橡胶复合材料领域急待解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种石墨烯基高耐磨丁腈橡胶复合材料及其制备方法，该复合材料产品性能稳定，该制备工艺简单，易于实施，效率高，成本低，石墨烯在橡胶中分散效果好，生产过程无污染。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种石墨烯基高耐磨丁腈橡胶复合材料，包括下述重量份的原料：丁腈橡胶100份，氰酸酯树脂20～40份，石墨烯0.5～1.5份，硫化活性剂3～5份，表面活性剂0.5～2.0份，交联剂0.5～2.5份，硫化促进剂0.5-3.5份，防老剂0.5～3.0份，补强剂10～20份；氰酸酯树脂为双环戊二烯双酚型氰酸酯，结构式如下：

优选的，硫化活性剂为氧化锌，表面活性剂为硬脂酸，交联剂为硫磺，补强剂为炭黑。

优选的，硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆、六硫化双五甲撑秋兰姆、四硫化双五甲撑秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺、二乙基二硫代氨基甲酸锌、4,4'-二硫代二吗啉、二硫化二苯并噻唑中的任意一种或几种。

优选的，防老剂为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、N,N'-二(2-萘基)对苯二胺、二丁基二硫代氨基甲酸镍、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、N-苯基-2-萘胺中的任意一种或几种。

上述石墨烯基高耐磨丁腈橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)石墨烯在110～160℃下分散于氰酸酯树脂中，形成树脂化石墨烯；