[发明专利]一种充油充碳纳米管充氧化石墨烯乳液共凝橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物基纳米复合材料技术领域，尤其涉及一种充油充碳纳米管充氧化石墨烯乳液共凝橡胶及其制备方法。

背景技术

目前关于CNTs/高分子复合材料方面的研究比较活跃,在提高聚合物基体的导电性能上取得了一定的进展,但是其在改善橡胶基体的力学性能和抗静电性能方面尚未发挥出理想的应用效果。究其原因主要为碳纳米管具有较高的比表面积，管间具有很强的范德华力，而且传统橡胶的粘度较大，通过传统的机械混炼法直接将CNTs加入固体橡胶中，仅依靠机械剪切力难以使CNTs在橡胶基体中获得均匀的分散，CNTs的团聚破坏了复合材料基体的结构均匀性，限制了CNTs补强作用的发挥。虽然通过超声设备、溶液介质、原位聚合或者化学接枝改性等方法制备的CNTs/橡胶复合材料，有利于提高CNTs在橡胶基体中的分散，但是费事耗能不经济。

氧化石墨烯是石墨烯的一种重要的衍生物，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，如羟基和环氧基及边缘处的羰基和羧基，使氧化石墨烯具有良好的亲水性，并易与一些极性有机分子和聚合物形成纳米复合材料.氧化石墨烯的亲水性基团增强了氧化石墨烯与基体材料间的界面相互作用，改善了复合材料的力学性能，拓宽了其发展空间，有望成为聚合物纳米复合材料的优质填料。将碳纳米管与氧化石墨烯对橡胶进行协同增强，制备出碳纳米管/氧化石墨烯复合填料，利用氧化石墨烯的片层阻隔作用来降低碳纳米管的表面能，提高碳纳米管在聚合物基体中的分散性能，将充分发挥出碳纳米管与氧化石墨烯对聚合物的高补强、高耐磨特性。

中国专利“机械混炼法制备氧化石墨烯/白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法”(专利号：ZL201310157282.1)采用机械混炼法将氧化石墨烯与白炭黑复合得到了高度分散、高度剥离的纳米复合材料。中国专利“一种氧化石墨烯/炭黑橡胶纳米复合材料及其制备方法”(专利号：ZL201310146476.1)将氧化石墨烯与天然胶乳混合，超声分散后絮凝制备了天然橡胶/氧化石墨烯母胶。中国专利“添加碳纳米管的天然橡胶液体浆料及其制备方法”(专利号：ZL200510011445.0)将碳纳米管改性使其具有亲水性，然后将其与天然胶乳混合，制备了添加CNTs的天然橡胶液体浆料。中国专利“一种碳纳米管改性天然橡胶”(专利号：ZL200510058999.6)公开了一种将改性碳纳米管悬浮液与天然胶乳混合，采用喷雾干燥法制备了碳纳米管改性粉末天然橡胶。但是采用氧化石墨烯与碳纳米管协同增强橡胶的专利尚未见报道。

充油橡胶是橡胶的一大品种，填充油的加入可以缩短混炼时间、降低能耗，改善橡胶的加工性能。而且可以有效的提高橡胶的耐寒性能，降低生热，提高低温挠屈性能等。在橡胶生产的乳液共絮共凝阶段，同时加入碳纳米管、氧化石墨烯和填充油，低分子的填充油可以有效的浸润插层到氧化石墨烯与碳纳米管之间，使得碳纳米管与氧化石墨烯更容易与橡胶大分子链浸润结合，氧化石墨烯可以剥离成片层均匀的分散在橡胶基体中，使得碳纳米管与氧化石墨烯起到有效的补强、耐磨作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种充油充碳纳米管充氧化石墨烯乳液共凝橡胶及其制备方法。它是将橡胶胶乳与改性碳纳米管悬浮液、氧化石墨烯悬浮液、乳化油混合均匀后，将其絮凝、脱水、干燥，即制备了充油充碳纳米管充氧化石墨烯乳液共凝橡胶。

本发明采用如下技术方案：

本发明的充油充碳纳米管充氧化石墨烯乳液共凝橡胶是由以下重量份的原料组成：橡胶胶乳100、乳化油1-40、改性碳纳米管悬浮液1-20、氧化石墨烯悬浮液1-20、防老剂0.1-5。

优选：本发明的充油充碳纳米管充氧化石墨烯乳液共凝橡胶是由以下重量份的原料组成：橡胶胶乳100、乳化油3、改性碳纳米管悬浮液3、氧化石墨烯悬浮液3、防老剂1。

所述的橡胶胶乳是利用乳液聚合法生产的橡胶胶乳，具体是丁苯橡胶胶乳、丁腈橡胶胶乳、天然橡胶胶乳、氯丁橡胶胶乳中的一种。

所述的乳化油是将油经乳化剂和分散介质乳化而成的乳化油，含油量1-80wt％；具体方法是将油、乳化剂、水混合，30-60℃下高速剪切乳化20-40分钟，即制备了乳化油分散液；其中所述的油，包括芳烃油、操作油、环烷油、机油、白油、花生油、棉籽油、菜籽油、棕榈油、动物油脂及其改性衍生物。