[发明专利]碳材料增强橡胶及其制备方法

说明书

本发明公开了碳材料增强橡胶及其制备方法。该碳材料增强橡胶包括：100重量份的基体橡胶、10～50重量份的炭黑、1～10重量份的碳材料复合填料、1～10重量份的硅烷偶联剂、1～10重量份的活性剂、1～5重量份的防老剂、1～3重量份的促进剂、1～3重量份的硫磺和0.1～0.3重量份的防焦剂；所述碳材料复合填料包括碳材料，所述碳材料为石墨烯、氧化石墨烯和碳纳米管中的至少之一。该碳材料增强橡胶具有更好的导电、导热及耐疲劳、耐屈挠性能。

技术领域

本发明涉及材料科学领域，具体而言，本发明涉及碳材料增强橡胶及其制备方法。

背景技术

在轮胎工业中大量使用高补强炭黑作为补强填料，提高橡胶的力学性能。但炭黑颗粒具有生热大、导热性能差的特点，胶料在长期高负荷使用中容易产生很高的内部温升，从而导致脱肩、爆胎等情况的发生，威胁乘用安全。在正常行驶的同时，轮胎也承担着将车体聚集的电荷导出消除的任务，因此轮胎材料对导电性能也有一定要求。

然而，现有的橡胶材料仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出碳材料增强橡胶及其制备方法。该碳材料增强橡胶具有更好的导电、导热及耐疲劳、耐屈挠性能。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种碳材料增强橡胶。根据本发明的实施例，该碳材料增强橡胶包括：100重量份的基体橡胶、10～50重量份的炭黑、1～10重量份的碳材料复合填料、1～10重量份的硅烷偶联剂、1～10重量份的活性剂、1～5重量份的防老剂、1～3重量份的促进剂、1～3重量份的硫磺和0.1～0.3重量份的防焦剂；所述碳材料复合填料包括碳材料，所述碳材料为石墨烯、氧化石墨烯和碳纳米管中的至少之一。

根据本发明实施例的碳材料增强橡胶，相对于现有的橡胶材料，具有导电、导热及耐疲劳、耐屈挠性能。

另外，根据本发明上述实施例的碳材料增强橡胶还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述碳材料复合填料还包括亲和改性剂；所述碳材料为石墨烯、氧化石墨烯和碳纳米管中的至少之一，更优选地，所述碳材料为石墨烯和碳纳米管质量0.5～2:1的混合物；所述亲和改性剂为天然乳胶和/或液体橡胶。

在本发明的一些实施例中，所述碳材料复合填料还包括分散改性剂，所述分散改性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六胺和聚N-乙烯基乙酰胺中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述分散改性剂为所述碳材料质量的0.01～10％。

在本发明的一些实施例中，所述亲和改性剂为天然胶乳、液体顺丁橡胶、液体异戊橡胶、液体丁苯橡胶和液体丁腈橡胶中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述亲和改性剂的质量为所述碳材料质量的0.01倍以上。

在本发明的一些实施例中，所述碳材料增强橡胶还包括：高分散白炭黑，所述高分散白炭黑在所述碳材料增强橡胶中的重量份不大于30。

在本发明的一些实施例中，所述基体橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述炭黑为炭黑N330、炭黑N234和炭黑N220中的至少之一；所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂4020、防老剂RD、防老剂A和微晶蜡中的至少之一；所述促进剂为促进剂M、促进剂DM、促进剂CZ、促进剂NOBS、促进剂DZ、促进剂TMTD和促进剂TMTM中的至少之一；所述防焦剂为防焦剂CTP；所述活性剂为硬脂酸和氧化锌混合物，其中硬脂酸和氧化锌质量比1:1～1:3。