[发明专利]一种氧化石墨烯增强橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种橡胶复合材料，由包括以下原料制得，80～120的重量份的橡胶、1～3重量份的氧化石墨烯硬脂酸锌复合材料、3～5重量份的氧化锌、0～3重量份的硬脂酸、40～60重量份的炭黑以及6.5～16重量份的其他助剂。本发明利用氧化石墨烯与硬脂酸锌复合作为橡胶填料，可提高氧化石墨烯在橡胶基体中的相容性，促进氧化石墨烯的良好分散；还可以保持氧化石墨烯的片层结构，从而实现与橡胶基体的紧密结合，有效的发挥石墨烯类材料的增强作用；而且没有引入体系外的物质，避免了外来物质对橡胶性能的不利影响；再结合特定组分和配方的其他助剂，提升了橡胶的力学性能，同时过程简单，安全环保，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于橡胶材料技术领域，涉及一种橡胶复合材料及其制备方法，尤其涉及一种氧化石墨烯增强橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。它是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。作为一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前进入应用领域中最薄的材料和最强韧的材料；同时石墨烯具有巨大的理论比表面积，物理化学性质稳定，可在高工作电压和大电流快速充放电下保持很好的结构稳定性；石墨烯还具有优异的导电性，可以降低内阻，提高超级电容器的循环稳定性；另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。并且非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。正是由于石墨烯具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点，特别是石墨烯的优异性能为发展高性能、多功能聚合物纳米复合材料现实了极大的前景。

在诸多聚合物材料中，橡胶材料是非常重要的一类，近几年，含有石墨烯类材料的橡胶产品已逐渐有相关报道，然而在实际应用中，石墨烯或者氧化石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，如石墨烯极易团聚。由于石墨烯及其衍生物比表面积较大，相互间存在较强的范德华作用力，团聚和缠绕现象明显，使其不能稳定分散，分散后也容易再次团聚在一起难以打开。现有的技术主要分为乳液共混、溶液共混和机械共混等几种。乳液共混法使用的胶乳为合成过程中的中间品，内有未反应的单体需剔除，还需加防老剂、凝聚剂等工序，过程复杂。而溶液共混法需使用有机溶剂，增加了溶剂脱除环节，成本高，带来环境污染。机械共混法则直接加入氧化石墨烯或石墨烯，但易团聚，分散性不好，且石墨烯易吸附气体，与橡胶基体相容性差；对氧化石墨烯进行改性则需引入额外的物质，残留在橡胶中可能会影响橡胶的性能。

因此，如何得到一种方式使得石墨烯可以均匀分散在橡胶中，更好的提高橡胶复合材料的性能，已成为行业内诸多一线生产研发人员和业内厂商亟待解决的重要问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种橡胶复合材料及其制备方法，特别是一种氧化石墨烯增强橡胶复合材料及其制备方法，本发明将氧化石墨烯/硬脂酸锌复合物作为填料增强橡胶材料，大大提高了石墨烯在橡胶基体中的相容性，促进石墨烯的良好分散，增强了橡胶材料的力学性能。

本发明提供了一种橡胶复合材料，由包括以下原料制得：

优选的，所述橡胶包括丁腈橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶和丙烯酸酯橡胶中的一种或多种；

所述其他助剂包括硫化剂、增塑剂、防老剂、促进剂和微晶蜡中的一种或多种。

优选的，所述硫化剂为0.5～3重量份；

所述增塑剂为7～8重量份；

所述防老剂为1～3重量份；

所述促进剂为2～5重量份；

所述微晶蜡为1～3重量份。