[发明专利]高分散石墨烯-橡胶母粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高分散石墨烯‑橡胶母粒及其制备方法。所述的石墨烯‑橡胶母粒包括如下组分：30‑40wt％石墨烯，40‑50wt％橡胶基体，1‑3wt％醇醚磷酸酯，1‑3wt％醇醚葡糖苷，1‑3wt％脂肪酸甲酯乙氧基化物,1‑5wt％山梨酸锌,5‑10wt％环烷油。本发明提供的高分散石墨烯‑橡胶母粒中，石墨烯的有效含量可高达40wt％，这大大提升了石墨烯的运输效率，且高含量的石墨烯‑橡胶母粒能够满足不同橡胶产品对石墨烯添加量的不同需求；而低含量的橡胶基体，避免了有效降低因基体橡胶与产品橡胶之间相容性差而对产品造成的影响，这进一步扩大了石墨烯‑橡胶母粒的应用范围。

技术领域

本发明特别涉及一种高分散石墨烯-橡胶母粒及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

石墨烯作为一种新型纳米材料，具有超高的力学性能(模量约1100GPa，断裂强度约130GPa)、低密度、高电子迁移率(高达2×10⁴cm²(VS))、高导热性能以及高异向性(面内5000W/(mK)，面外2W/(mK))等，石墨烯因其全方面的卓越性能，被称为“新材料之王”，目前将石墨烯添加至聚合物中提升聚合物性能的研究已经层出不穷，经过国内外学者和工程技术人员的研究发现，石墨烯能够有效增强聚合物的机械强度、导热导电性等多方面性能，正是得益于石墨烯如此优异的综合性能，石墨烯在高分子材料尤其是橡胶行业具有广阔的应用前景。

目前，关于石墨烯在橡胶方面的应用的研究和报道层出不穷，经过各大科研机构和企业研究，石墨烯的应用技术已经基本成型，而石墨烯对橡胶材料的性能也有较大程度的提升，石墨烯的大规模应用已经提上日程。但是，由于石墨烯比表面积较大，质量较轻，在实际应用中添加较为困难，因此，石墨烯母粒是解决石墨烯添加困难的有效手段。石墨烯由于其独特的结构，在聚合物中极易团聚，且分散稳定性较差，因此，寻找一种有效的助剂解决石墨烯分散困难和分散稳定性差的问题，对于石墨烯的大规模应用具有重要意义。

中国专利CN105017742A提出了一种制备石墨烯色母粒的方法：首先对石墨烯表面处理，随后将处理后的石墨烯与载体树脂、导电炭黑以及其余助剂通过密炼机共混，最后挤出造粒得到导静电石墨烯色母粒。但是该方法首先需要对石墨烯进行预处理，操作工艺复杂，无法大规模生产，其次该方法将预处理后的石墨烯通过密炼的形式添加进橡胶中，由于石墨烯片层之间相互作用力较强，很难分散，仅仅通过机械剪切力无法使石墨烯良好分散。

中国专利CN106700520A公开了一种利用溶液混合的方法制备石墨烯母粒的方法，首先将石墨烯分散液和改性剂溶液共混超声震荡，得到修饰过的石墨烯分散液，随后将尼龙6溶液加入到修饰过的石墨烯分散液中，混合，干燥，最终得到石墨烯母粒。但是该法在制备母粒过程中需要使用大量溶剂，且溶剂毒性较强，另外石墨烯在修饰的过程中，需要超声处理，无法实现大规模生产。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高分散石墨烯-橡胶母粒及其制备方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种高分散石墨烯-橡胶母粒，包括按重量分数计的如下组分：30-40wt％石墨烯，40-50wt％橡胶基体，1-3wt％醇醚磷酸酯，1-3wt％醇醚葡糖苷，1-3wt％脂肪酸甲酯乙氧基化物,1-5wt％山梨酸锌,5-10wt％环烷油。

本发明实施例还提供了一种制备所述的高分散石墨烯-橡胶母粒的方法，包括：

提供包含橡胶基体的水性胶乳；

将醇醚磷酸酯、醇醚葡糖苷、脂肪酸甲酯乙氧基化物溶解于所述水性胶乳中，

将石墨烯迅速分散于所述水性胶乳中，再进行絮凝，形成预分散石墨烯胶块；