[发明专利]一种氧化石墨烯增强丁苯橡胶材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯增强丁苯橡胶材料的制备方法，中先对氧化石墨烯进行改性处理得到酪素‑氧化石墨烯，再将其混入丁腈胶乳中，对丁腈胶乳进行进一步改性，再将改性后的丁腈胶乳其与丁苯橡胶、改性氮化硼纤维初步混合，再与纳米二氧化硅、石蜡、氧化锌和防老剂混炼得到。本发明制备的氧化石墨烯增强丁苯橡胶材料的力学性能优异，硬度大，抗拉伸强度和抗撕裂强度性能优异，并且制备方法简单，制备工艺易操作，适合大规模的加工生产。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯增强丁苯橡胶材料的制备方法。

背景技术

氧化石墨烯是石墨烯的一种重要衍生物，其结构与石墨烯大体相同，氧化石墨烯二维基面上的极性官能团使氧化石墨烯具有良好的亲水性，并易于一些极性有机分子和聚合物形成纳米复合材料，可以改善复合材料的力学性能。但传统直接将氧化石墨烯与橡胶机械混炼的方法会使氧化石墨烯在橡胶基体中发生团聚现象，很难在橡胶基体中剥离成片层结构，限制了氧化石墨烯补强作用的发挥。

中国专利CN109233017A公开了一种氧化石墨烯复合橡胶及其制备方法，包括如下重量份计的各组分：橡胶胶乳80-100份，氧化石墨烯0.2-1份，助剂2-5份；橡胶胶乳为改性橡胶；助剂包括防老剂、表面活性剂、添加剂，在制备氧化石墨烯悬浮液的过程中采用稀酸来增加氢键，进而增加分子间作用力。但该专利制备中氧化石墨烯的分散性不佳。

中国专利CN106496736A公开了一种3D打印用石墨烯/丁苯橡胶改性高密度聚乙烯的制备法，包括以下步骤：1)、对氧化石墨烯进行改性，得壳聚糖改性石墨烯；2)、壳聚糖改性石墨烯与水分散，得改性石墨烯悬浮液；将丁苯橡胶与去离子水分散，然后加入改性石墨烯悬浮液、硅烷偶联剂于室温下处理，接着经洗涤、过滤、真空干燥，得到改性高密度聚乙烯用粉末丁苯橡胶；3)、将聚乙烯、分散剂、改性高密度聚乙烯用粉末丁苯橡胶、增容剂和抗氧剂高速混合5～15min，将所得的混合物料加入双螺杆挤出机，挤出、冷却、造粒，得到改性高密度聚乙烯。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种氧化石墨烯增强丁苯橡胶材料的制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种氧化石墨烯增强丁苯橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤A，将0.1份～0.8份的酪素超声分散在氨水溶液中，得到酪素的氨溶液，将1.5份～3.0份的氧化石墨烯预处理后加入到浓度为8mg/ml～12mg/ml的壳聚糖水溶液中，搅拌混合后加入酪素的氨溶液，超声分散5分钟，酪素-氧化石墨烯混合液；其中，酪素作为稳定剂，可以提高胶乳的机械稳定性和化学稳定性，酪素还可以作为增稠剂和分散剂，具有良好的黏合性能，可以提高橡胶与氧化石墨烯的结合力，进一步提高材料的机械性能；

步骤B，将步骤A得到的酪素-氧化石墨烯混合液加入到20份～60份的丁腈胶乳中，搅拌混合均匀后加入浓度为8wt％～14wt％的氯化钙溶液，混合搅拌后静置20分钟，烘干得到改性丁腈胶乳；其中，先将酪素-氧化石墨烯混入丁腈胶乳中，再与丁苯橡胶混合，解决了氧化石墨烯与丁苯橡胶的相容性差的问题，解决了石墨烯材料在混炼中易发扬、团聚等问题；

步骤C，将100份的丁苯橡胶放到开炼机中进行塑炼，得到塑炼胶；

步骤D，将水、无水乙醇和硅烷偶联剂在50℃～65℃下混合3分钟，得到混合液，将所述混合液均匀喷洒在2.5份～6.5份的氮化硼晶须表面，再烘干得到改性氮化硼晶须；

步骤E，将步骤B得到的改性丁腈胶乳、步骤C得到的塑炼胶和步骤D得到的改性氮化硼晶须放到密炼机中，密炼3分钟，加入1.8份～3.6份的纳米二氧化硅、1.2份～3.5份的石蜡、0.8份～1.5份的氧化锌、0.3份～1.5份的防老剂，经混炼后成型，得到氧化石墨烯增强丁苯橡胶材料。

进一步的，步骤A中，氨水溶液的浓度为10wt％～20wt％。