[发明专利]一种充油充氧化石墨烯二元乳液共沉橡胶及其制备方法

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 充氧化石墨烯二元乳液共沉橡胶及其制备方法。

背景技术

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。

将橡胶复合制得二元型复合材料，可以利用单种胶的优势性能进 行互补，从而得到性能良好的橡胶合金，这已经成为橡胶改性的常用 手段。已有实践表明，将天然橡胶和丁腈橡胶并用，一方面可以提高 天然橡胶的耐油性能和耐老化性能，另一方面可以提高丁腈橡胶的力 学性能、加工性能等。将天然橡胶与丁苯橡胶并用，一方面可以提高 天然橡胶的耐老化性、耐磨性、耐气密性等，另一方面可以提高丁苯 橡胶的加工型、弹性以及降低其形变发热量等。将丁腈橡胶与丁苯橡 胶并用，一方面可以提高丁腈橡胶的加工性能、耐磨性等，另一方面 可以提高丁苯橡胶的耐油性、气密性等。

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“完全剥离的氧化 石墨烯/橡胶纳米复合材料的制备方法”(专利号：ZL201110454000.5) 采用乳液复合与絮凝工艺相结合，或乳液复合与喷雾干燥工艺相结合， 制备了氧化石墨烯/橡胶纳米复合材料。采用乳液絮凝或喷雾干燥工 艺制备橡胶/氧化石墨烯纳米复合材料时会出现当氧化石墨烯填充量 大时，部分氧化石墨烯残留在絮凝清液中，制备的复合材料的性能较 差的现象。而采用机械混炼法时，会出现粉尘飞扬、能耗增加、分散 不均匀等现象，难以将其应用于工业化生产。上述方法都是将单一品 种乳液聚合法生产的橡胶胶乳与氧化石墨烯混合，没有涉及二元型乳 液共沉橡胶的制备。

油是橡胶制品中不可或缺的一个重要部分，油的加入可以降低混 炼时间、减少能耗，改善橡胶的加工性能。而且充油橡胶具有生热小， 滞后损失少，低温曲挠寿命长等优点。如果在乳液聚合法生产橡胶的 乳液絮凝阶段，同时加入油和氧化石墨烯一起制备纳米复合材料，低 分子的油可以有效的浸润氧化石墨烯，使得氧化石墨烯更容易与橡胶 大分子链浸润结合，可以很容易的使大量的氧化石墨烯均匀的分散于 橡胶中。而且可以起到二元型橡胶的相容剂的作用，使氧化石墨烯对 二元型乳液共沉橡胶起到有效的补强、耐磨、抗静电作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种充油充氧化 石墨烯二元乳液共沉橡胶及其制备方法。它是将二种不同类型的橡胶 胶乳与氧化石墨烯悬浮液、油、防老剂混合均匀后，将其絮凝、脱水、 干燥即制备了充油充氧化石墨烯二元乳液共沉橡胶。

本发明采用如下技术方案：

本发明的充油充氧化石墨烯二元乳液共沉橡胶是由以下重量份 的原料组成：橡胶胶乳100、乳化油1-40、氧化石墨烯悬浮液1-20、 防老剂0.1-5。

优选：本发明的充油充氧化石墨烯二元乳液共沉橡胶是由以下重 量份的原料组成：橡胶胶乳100、乳化油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，是由丁苯橡 胶胶乳、丁腈橡胶胶乳、天然橡胶胶乳、氯丁橡胶胶乳中的任意两种 组成的混合物。

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1-40wt％；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；其中所述的油是芳 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中的一种。