[发明专利]一种共混制备橡胶复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种三元共混制备新型橡胶复合材料的方法。该方法包括如下步骤：步骤1：分别对杜仲胶与天然橡胶进行炼胶处理；步骤2：将步骤1得到的杜仲胶和天然橡胶分别室温静置后进行共混处理，共混处理时加入石墨烯和助剂；步骤3：共混处理得到的生胶自然冷却后进行硫化处理，硫化温度145‑155℃，压力18‑22MPa，保压时间55‑60min，得到新型橡胶复合材料。本发明方法过程简单，得到的新型橡胶复合材料的力学性能高，且具有优良的耐老化和耐腐蚀能力。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体而言，涉及一种以杜仲胶、石墨烯和天然橡胶共混制备高性能橡胶复合材料的方法。

背景技术

杜仲是我国特有的森林资源，并且是名贵的经济树种，属杜仲科落叶乔木，树皮入药，叶子可制保健茶。杜仲的叶、皮和种子中富含白色丝状杜仲胶。我国杜仲资源丰富，自然分布在湘、黔、川、陕、鄂、豫等地山区，近20年来，国家大力推广人工种植，种植范围扩大到南起两广，北至吉林，西达新疆，可种植范围远远超过了天然橡胶树，目前种植面积已逾300万亩。杜仲胶同时也是一种天然高分子材料，其化学组成与天然橡胶完全相同，但两者互为同分异构体，其主要成分为反式－聚异戊二烯。分子结构微观有序，以折叠链的形式出现，易于堆集而结晶，常温为一种结晶性硬质塑料。上世纪80年代初，中科院化学所的严瑞芳研究员在原西德工作期间，首次将合成反式—聚异戊二烯制成了弹性橡胶。随后，在中科院化学所，他又主持将天然杜仲胶硫化成弹性橡胶，从而改变了杜仲胶不能作为弹性橡胶的历史。杜仲胶可以与天然橡胶、顺丁橡胶一起共混，除了降低混炼温度，还能大大降低了混炼胶的生热性，改善了焦烧特性和硫化胶的性能，例如，滚动阻力小、动态压缩生热低、耐疲劳性能优异、耐磨性和抗湿滑性也很好，尤其是动态伸张疲劳性能极佳，是一种理想的橡胶材料。但是，杜仲胶在室温下硬度较大，抗氧化能力较弱，使其与天然橡胶共混后的复合材料的力学性能不佳，因此现有应用杜仲胶作为复合材料一般是提高其它方面性能，例如专利CN106046441《一种具有电磁屏蔽性能的杜仲胶复合材料》公开了该杜仲胶具有良好的电磁屏蔽效能，并未提及材料力学性能。

发明内容

为了解决杜仲胶与其它橡胶共混时存在的问题，本发明人创造性地加入石墨烯，并进一步优化工艺参数，最终避免了材料杂共混时的缺陷，制备出一种具有优异力学和抗老化、耐腐蚀性能的高性能橡胶复合材料。

因此，本发明的目的在于提供一种以杜仲胶、石墨烯和天然橡胶共混制备高性能橡胶复合材料的方法。为了实现本发明的上述目的，发明人通过大量试验研究并不懈努力，最终获得了如下技术方案：

一种共混制备橡胶复合材料的方法，包括如下步骤：

步骤1：分别对杜仲胶与天然橡胶进行炼胶处理，其中杜仲胶炼胶时的炼胶温度为70-100℃，时间为20-45min；

步骤2：将步骤1得到的杜仲胶和天然橡胶分别在室温下静置处理，之后进行共混处理，共混处理时加入石墨烯和助剂，其中杜仲胶与天然橡胶之间的质量比为1：(7-9.5)，石墨烯质量占杜仲胶与天然橡胶总质量的2-20％，共混温度80-95℃，共混时间20-40min，共混均匀；

步骤3：共混处理得到的生胶自然冷却后进行硫化处理，硫化温度145-155℃，压力18-22MPa，保压时间55-60min，得到橡胶复合材料。

优选地，本发明所述共混制备橡胶复合材料的方法，步骤1中杜仲胶的重均分子量为1.5-2.0×10⁵，天然橡胶的重均分子量为1.2-1.6×10⁵。

进一步优选地，本发明所述共混制备橡胶复合材料的方法，步骤1中杜仲胶的重均分子量为1.79×10⁵，天然橡胶的重均分子量为1.45×10⁵。

进一步优选地，本发明所述共混制备橡胶复合材料的方法，步骤1中杜仲胶炼胶时炼胶温度为78-85℃，时间为25-32min。