[发明专利]一种白炭黑/氧化石墨烯纳米杂化填料的制备方法和纳米杂化填料及其应用

摘要

本发明涉及一种白炭黑/氧化石墨烯纳米杂化填料的制备方法和纳米杂化填料及其应用。通过高速研磨分散制备稳定的经过硅烷偶联剂改性的白炭黑浆液，然后与经过高速研磨分散和/或超声处理的氧化石墨烯/水悬浮液搅拌均匀研磨分散，通过硅烷偶联剂的桥梁作用连接白炭黑和氧化石墨烯，然后喷雾干燥，制得白炭黑/氧化石墨烯纳米杂化填料。将所述纳米杂化填料通过传统熔融共混工艺填充到任意橡胶品种中，制备高性能轮胎胎面。所述纳米杂化填料制备方法和应用工艺简单，用于橡胶可实现石墨烯在橡胶基体中的纳米分散并突破橡胶品种限制，使复合材料表现出优异的力学性能、抗湿滑性能、耐切割性能和延缓动静态裂纹增长性能等。

主权项

1.一种白炭黑/石墨烯纳米杂化填料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在10℃以下将白炭黑和去离子水通过高速研磨分散进行充分混合，制得白炭黑水浆，其中白炭黑质量含量为1～25％wt，优选为10％～20％wt，得到的水浆中白炭黑粒径小于50nm；(2)在70～90℃水浴中，将硅烷偶联剂滴加入白炭黑水浆并同时搅拌，使用硅烷偶联剂对白炭黑进行表面处理得到改性白炭黑水浆，其中硅烷偶联剂的用量为白炭黑用量的5～15％wt，优选8％～12％wt；硅烷偶联剂对白炭黑进行表面处理的时间优选为0.1～10小时；(3)在10℃以下将氧化石墨烯和去离子水通过高速研磨分散进行充分混合，制得氧化石墨烯/水的稳定悬浮液，即氧化石墨烯水浆，其中氧化石墨烯含量为0.01～5％wt，优选为0.05～3％w，悬浮液中氧化石墨烯的片层厚度≤10nm，宽度≥1μm；(4)将步骤(2)得到的改性白炭黑水浆与步骤(3)得到的氧化石墨烯水浆在低于10℃条件下通过高速研磨分散进行充分混合得到混合水浆，混合水浆中氧化石墨烯与白炭黑的重量比为(0.1～10):100，优选为(1～6):100；(5)将步骤(4)得到的混合水浆喷雾干燥得到氧化石墨烯/白炭黑纳米杂化填料。