[发明专利]一种应用于鞋头生产的纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于鞋头生产的纳米复合材料及其制备方法，本发明的纳米复合材料由石墨烯、碳纳米管、纤维组合物、硅烷偶联剂、醋酸、丙烯酸酯橡胶、分散剂、聚乙烯树脂、纳米碳化硅、硬脂酸钙、硬脂酸锌、滑石粉、改性氮化硼和固化剂等材料制成，配方设计新颖独特，合理，制备方便简单，易于规模化生产，该纳米复合材料的韧性和强度高，耐水性、耐磨性和耐老化性好，各材料与纤维组合物的结合效果好，具有良好的力学性能，重量轻。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，更具体地说，是涉及一种应用于鞋头生产的纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

现有技术中，纤维材料存在诸多问题，例如容易断裂、耐磨性能差，重量较重、弹性差、强度不高等，为了提升纤维材料的性能可以将石墨烯材料和碳纳米管与纤维材料进行结合，如专利号为CN201811237587.2、名称为“纳米复合材料及其制备方法和鞋头”的中国发明专利公开了一种纳米复合材料，其由多种原料制成，多种所述原料包括石墨烯、碳纳米管、纤维组合物、树脂混合物、增稠混合物和分散剂，但是该纳米复合材料的力学性能和材料的分散性仍有待加强。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种应用于鞋头生产的纳米复合材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种应用于鞋头生产的纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)备料，准备以下原料：石墨烯20～40份、碳纳米管10～20份、纤维组合物50～100份、硅烷偶联剂5～10份、醋酸2～5份、丙烯酸酯橡胶40～80份、分散剂1～5份、聚乙烯树脂100～150份、纳米碳化硅10～20份、硬脂酸钙5～10份、硬脂酸锌5～10份、滑石粉10～20份、改性氮化硼10～20份、固化剂60～80份；

(2)采用Hummers方法将石墨烯制备成氧化石墨烯；

(3)将氧化石墨烯、碳纳米管、纳米碳化硅浸入硅烷偶联剂中，在80～90℃条件下反应1～2h；

(4)将步骤(3)得到的混合物与研磨好的滑石粉放入高速搅拌机中搅拌10～40min，在搅拌过程中向滑石粉中加入醋酸；

(5)继续加入分散剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌、改性氮化硼、固化剂进行充分的均匀混合；

(6)将丙烯酸酯橡胶和聚乙烯树脂加入密炼机中进行密炼，之后将密炼好的胶料和50％由步骤(4)制得的混合物投入到开炼机中于100～110℃下混炼6～8min；

(7)将余下50％由步骤(4)制得的混合物涂布在呈网状结构的纤维组合物表面并均在20～40℃的温度下熟化2～4h；

(8)将步骤(7)制得的混合纤维物放入到模具中，并注入经步骤(6)混炼完成的混合胶料，成型出鞋头形状的纳米复合材料。

作为优选的，所述纤维组合物设置为由多股复合纤维交织而成的网状结构，每股复合纤维均由玻璃纤维、碳纤维与石棉纤维绞合在一起。

作为优选的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述玻璃纤维的直径为10～30微米，所述碳纤维的直径为10～30微米，所述石棉纤维的直径为50～80微米。

作为优选的，所述改性氮化硼的制备方法如下：

将六方氮化硼和5-氨基戊酸放入到球磨设备中，加入乙醇后进行球磨处理，之后进行过滤，干燥，后续再加入浓硫酸溶液中，然后加入氨基苯基重氮盐进行偶联反应，得到改性氮化硼。

作为优选的，所述硅烷偶联剂设置为乙烯基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的组合物，三者的质量比例为1:2～4:1～3。

作为优选的，所述分散剂设置为乙烯基双硬脂酰胺。