[发明专利]烯碳/非极性橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有良好界面相容性的烯碳/非极性橡胶复合材料，该复合材料的原料包括：胶乳；非极性橡胶；烯碳材料；橡胶添加剂。还公开了该复合材料具体的制备方法。所述烯碳材料首先与所述胶乳反应制备相应的母胶。制备得到的复合材料具有优异的界面相容性、填料分散性以及力学性能等综合性能。

技术领域

本发明属于橡胶材料制备领域，具体涉及一种烯碳/非极性橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

橡胶是一种高弹性的高分子化合物，它具有其他材料所没有的高弹性，同时有良好的柔顺性、易变性、强度以及扯断强度，因此无论在日常生活中还是工业生产中橡胶的应用越来越广泛。在众多无机填料中，烯碳材料是最有吸引力的材料之一，其自身的力学性能、导热率、导电率具有不可比拟的优势。因此将烯碳填料与橡胶共混是提高橡胶力学性能、耐磨性、导电性、导热性等性能的重要手段。但是烯碳材料具有极大的比表面积和极高的表面能，导致与橡胶的界面作用很弱，不能够在橡胶中均匀分散，不仅不能发挥烯碳材料本身的优越性能，还可能致使橡胶力学性能下降。如何提高烯碳材料与橡胶之间的界面作用仍是一个挑战。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供一种具有优异界面相容性的烯碳/非极性橡胶复合材料及其制备方法。

本发明一方面提供一种烯碳/非极性橡胶复合材料，所述复合材料的原料包括：胶乳；非极性橡胶；烯碳材料。

根据本发明一实施方式，所述复合材料的原料还包括橡胶添加剂。

根据本发明一实施方式，所述复合材料的原料包括：按重量份计，胶乳中的橡胶为5～25份；非极性橡胶75～95份；烯碳材料0.1～5份；补强剂5～50份；硫化剂0.2～4份；防老剂0.5～5份；促进剂0.1～4份；活性剂1～6份。

根据本发明一实施方式，所述胶乳为丁苯胶乳；所述非极性橡胶为天然橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶中的一种或多种；所述烯碳材料为石墨烯、碳纳米管、炭黑等，优选为石墨烯。

本发明另一方面提供一种上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：所述烯碳材料首先与所述胶乳反应制备相应的母胶。

根据本发明一实施方式，所述制备方法具体包括以下步骤：

S1、将所述烯碳材料水分散液pH值调为碱性超声后调至中性；所述pH优选为8～12；

S2、将所述烯碳材料的分散液与胶乳混合搅拌、絮凝、干燥得到烯碳/胶乳相应的母胶；

S3、将所述母胶与所述非极性橡胶密炼、开炼、硫化得到所述复合材料。

根据本发明一实施方式，所述烯碳分散液的比表面积50～500m2/g，浓度为0.5～50mg/ml，所述烯碳分散液的比表面积为超声处理前的比表面积。

根据本发明一实施方式，在所述步骤S1中，超声时间为0.5～2h。

根据本发明一实施方式，在所述步骤S2中，搅拌时间为0.5～10h。

根据本发明一实施方式，所述絮凝方法为采用氯化钙溶液、硫酸溶液中的一种或多种。

根据本发明一实施方式，所述密炼、开炼过程中加入橡胶添加剂，所述橡胶添加剂包括补强剂、硫化剂、防老剂、活性剂。优选地，在所述密炼过程中加入补强剂、防老剂；在所述开炼过程中加入硫化剂、活性剂。

根据本发明一实施方式，所述补强剂选自炭黑、白炭黑、碳纳米管、碳纤维、粘土中的一种或者多种，优选的，所述补强剂为炭黑、白炭黑中的一种或多种。

根据本发明一实施方式，所述硫化剂及促进剂选自硫黄、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物以及异氰酸酯等中的一种或者多种，优选为硫磺、过氧化二异丙苯(DCP)。