[发明专利]一种高耐磨石墨烯改性天然橡胶及其制备方法

说明书

本发明属于耐磨橡胶技术领域，涉及一种高耐磨石墨烯改性天然橡胶及其制备方法；由以下重量份配比的原料制备而成：共混改性天然橡胶100份，改性氧化石墨烯0~3份且不为0，耐磨炭黑35~65份，其它耐磨填料5~20份，氧化锌2~7份，硬脂酸1~4份，防老剂RD1~4份，防老剂4010 NA1~4份，硫化促进剂1~4份，硫磺1~2份，增容剂0.1~3份，操作油1~7份；本发明通过调控改性橡胶的添加量对高耐磨石墨烯改性天然橡胶的耐磨性能进行优化，发挥改性氧化石墨烯和多种耐磨填料的协同作用，并借助改性后的氧化石墨烯增强共混胶之间的相容性，通过简单高效工艺制得性能优异的高耐磨石墨烯改性天然橡胶，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及耐磨橡胶技术领域，具体涉及一种高耐磨石墨烯改性天然橡胶及其制备方法。

背景技术

在全球每年消耗的橡胶中，大约40％是天然橡胶。天然橡胶之所以能够占据如此之高的市场份额，是因为其的大分子链段以及制品研发质量的持续提升。因此，天然橡胶被广泛用于轮胎、胶带、输送带覆盖胶等橡胶制品的生产。而橡胶制品也已成为综合国力发展中不可缺少的部分，被广泛应用在医疗、交通运输、航空航天以及军工产品等领域。

橡胶制品的耐磨性影响着其的使用寿命和使用安全性。提高橡胶产品的耐磨性能，不仅可以延长橡胶制品的使用寿命，降低成本，节约资源和能源，而且还可以保护环境。因为橡胶在制备过程中会添加大量的填料，使得橡胶制品在磨损过程中会产生大量的磨屑，以粉末形式存在于空气环境中，造成环境污染，资源损失。因此提高橡胶制品的耐磨性能具有重要意义。

在高分子材料领域，共混聚合物可以实现性能的互补，但两相材料的相容性一直是共混材料需要解决的问题，另外橡胶共混材料由于补强填料的加入，还需要考虑填料与橡胶分子间的相容性。目前，为了改善橡胶制品的耐磨性，刚性与柔性链段结合的共混橡胶被广泛研究。橡胶复合材料中最重要的添加物是补强填料，除炭黑和白炭黑两种传统的补强填料被用于改善橡胶材料的耐磨性能以外，还有许多既可以提高耐磨性又可以赋予其功能性的补强填料，如碳纳米管、石墨烯，由于这些补强填料的价格较高，目前通常仅用这些填料部分的替代炭黑或白炭黑的形式来改善耐磨性。

发明内容

本发明为提高橡胶制品的耐磨性，提供一种高耐磨石墨烯改性天然橡胶及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种高耐磨石墨烯改性天然橡胶，由以下重量份配比的原料制备而成：共混改性天然橡胶100份，改性氧化石墨烯0～3份且不为0，耐磨炭黑35～65份，其它耐磨填料5～20份，氧化锌2～7份，硬脂酸1～4份，防老剂RD1～4份，防老剂4010NA 1～4份，硫化促进剂1～4份，硫磺1～2份，增容剂0.1～3份，操作油1～7份。

优选地，所述共混改性天然橡胶为天然橡胶与其它橡胶按重量份数比为(9～1):(1～2)的混合橡胶，其它橡胶为顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、高反式-1,4-聚丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、丁基橡胶和硅橡胶中的一种或多种。

优选地，所述改性氧化石墨烯由次磺酰胺类硫化促进剂与氧化石墨烯反应制得，反应步骤为：将次磺酰胺类硫化促进剂与无水乙醇溶液按质量比为1:(0.2～0.5)混合并溶解；氧化石墨烯与去离子水按质量比为2:(1～0.5)进行混合；在60～80℃温度下，将次磺酰胺类硫化促进剂-无水乙醇溶液倒入氧化石墨烯水溶液中搅拌1～3h；将反应后的混合液进行抽滤、洗涤、离心、干燥，即得到所述的改性氧化石墨烯。

所述的改性氧化石墨烯的用量会影响共混橡胶的内部网络结构，同时会共混橡胶影响硫化速率，并且对共混橡胶的性能有很大影响。本发明中，次磺酰胺类硫化促进剂改性氧化石墨烯在提高共混橡胶交联性的同时还兼顾着硫化作用，改性氧化石墨烯接枝的次磺酰胺类硫化促进剂分子链段可以参与橡胶的硫化，缩短硫化时间，提高了硫化效率，增加橡胶相之间的交联度；改性氧化石墨烯的片层结构可以减少填料的团聚现象，提高填料的分散性。