[发明专利]一种石墨烯‑CBS复合预分散母胶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶助剂预分散造粒技术领域，具体是一种石墨烯-CBS复合预分散母胶粒及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种碳原子在二维平面内紧密堆积形成二维蜂窝晶格的新型碳材料。目前石墨烯是世界上最薄但却最坚硬的纳米材料，其几乎完全透明，仅吸收2.3 %的光；其导热系数达5300 W/m·K，远高于金刚石和碳纳米管；常温下，其电子迁移率达15000 cm²/V·s，远高于碳纳米管和硅晶体；其电阻率约为10^-6 Ω·cm，导电性优异，与某些金属相当；其具有高的比表面积，极限值可达2630 m²/g。由于石墨烯表现出的独特特性，其在橡胶、纳米器件、复合材料、传感器、锂电池、储氢材料等领域有着巨大的应用前景。

然而，石墨烯应用于橡胶中还存在较多问题。石墨烯厚度小，比表面积大，通常以多层形态存在，不光在日常贮存过程中易团聚，而且在橡胶混炼过程中团聚严重，导致其在橡胶中不能均匀分散，对橡胶品质造成不利影响。石墨烯的分散与石墨烯表面化学、石墨烯与橡胶界面关系以及复合材料的制备方法关系密切。石墨烯在橡胶矩阵中由于片与片之间的范德华力，具有较高的团聚趋势，因此石墨烯在橡胶中的均匀分散是一个技术难题。另外，石墨烯的密度小，包装和运输不便，在使用中存在分散性差的问题。

N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（即CBS）是一种橡胶硫化促进剂，可延长胶料的焦烧时间，加快胶料的硫化速度。CBS可单独使用，也可与其他促进剂如二硫代氨基甲酸盐类或秋兰姆类促进剂并用，起到改善胶料耐老化性能、耐压缩永久变形和加工性能的作用。CBS是一种乳白色或米色粉末，密度1.26 g/cm³，熔点93～100 ℃，沸点410.4 ℃，闪点202 ℃，溶于苯、二氯甲烷、四氯化碳、醋酸乙酯、丙酮，微溶于乙醇和汽油，不溶于水。作为一种粉体助剂，CBS若直接应用于橡胶胶料中，存在包装和运输不便以及粉尘污染、分散不均匀的问题。

因此，针对石墨烯和CBS的分散性等问题，本发明提出一种石墨烯-CBS复合预分散母胶粒及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种石墨烯-CBS复合预分散母胶粒及其制备方法，该预分散母胶粒含有石墨烯和CBS这两种活性成分，能够有效解决硫化橡胶制品中石墨烯和CBS的分散性及粉尘污染问题，后续用于生产硫化橡胶时，可促进橡胶的硫化，提高橡胶的力学性能和老化性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种石墨烯-CBS复合预分散母胶粒，其重量百分比组成为：石墨烯35～45%，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺20～40%，双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]-四硫化物3～8%，三元乙丙橡胶7～15%，EVA树脂3～5%，三乙醇胺1～3%，润湿剂1～4%，软化剂8～13%。

作为优选，该预分散母胶粒的重量百分比组成为：石墨烯40%，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺30%，双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]-四硫化物4%，三元乙丙橡胶9%，EVA树脂5%，三乙醇胺1%，润湿剂2%，软化剂9%。

作为优选，所述的润湿剂为饱和脂肪酸、多元醇酯和脂肪酸皂中的任一种。

作为优选，所述的软化剂由石蜡油和芳烃油以（1～2）：（3～5）的重量比配制而成。

上述石墨烯-CBS复合预分散母胶粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照配比准确称取制备母胶粒所需各原料；

（2）将EVA树脂均为分两份；之后将三元乙丙橡胶放入密炼机内，混炼3～5分钟；然后向密炼机内加入1/2的EVA树脂，混炼3～6分钟；再向密炼机内加入1/2的EVA树脂，混炼至密炼机内的温度升至85℃，排胶，得到基体胶料，将基体胶料在开炼机上常温薄通三次导胶下片，得到基体橡胶，停放待用；