[发明专利]一种纳米高导热复合橡胶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米高导热复合橡胶及其制备方法，以三元乙丙橡胶、氟硅橡胶、丁腈橡胶为主要原料，辅以预制填料，所得复合橡胶具有良好的机械性能和导热性能。预制填料是利用六方氮化硼、可膨胀石墨等原材料制成，两者协同增强产品的导热性能，在与橡胶原料混合前先进行了有机改性，改善了与橡胶原料的混合性，保证了产品的机械性能。

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，特别是涉及一种纳米高导热复合橡胶及其制备方法。

背景技术

随着汽车、电线电缆、航空航天和电子电气等领域的快速发展，橡胶的导热性能越来越受到科研工作者的重视。橡胶在汽车中的主要应用之一是轮胎，轮胎是汽车的重要组成部分，伴随着汽车数量的持续增加，对轮胎的需求量也随之越来越大，轮胎的安全问题显得尤为重要。

在汽车行驶过程中，轮胎持续与地面摩擦，产生大量热量，倘若轮胎橡胶材料的导热性不好，将大大提高轮胎的行驶温度，一方面严重影响轮胎的使用寿命，另一方面长时间使用有很大的安全隐患。

针对橡胶材料的导热性问题，专利申请CN108485268A公开了一种含有碳纳米管的硅橡胶导热材料，直接添加碳纳米管和无机导热填料，专利CN103012973B公开了一种高导热纳米复合橡胶，引入不同形状和尺寸的填料混合使用提高聚合物基的热传导能力。上述两项专利的共同之处在于：在橡胶制备过程中加入导热材料。但是直接加入导热材料往往会影响橡胶的机械性能，得不偿失。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种纳米高导热复合橡胶及其制备方法，本发明通过特殊填料与橡胶原料混合制备得到一种复合橡胶产品，填料在与橡胶原料混合前进行了有机改性，改善了与橡胶原料的混合性，一方面可改善产品的机械性能，另一方面在产品内部形成热传导通路，改善产品的导热性能。

为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：

一种纳米高导热复合橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将六方氮化硼和可膨胀石墨加入第一部分异丙醇中，超声振荡20～25小时，旋蒸除去第一部分异丙醇，膨化得到改性膨胀石墨，然后将改性膨胀石墨分散于第二部分异丙醇中，剥离处理，旋蒸除去第二部分异丙醇，得到预制纳米粉，备用；

（2）接着将预制纳米粉加入甲基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷组成的混合液中，超声波分散均匀，120～130℃加热处理2～3小时，离心取沉淀物，烘干，粉碎，得到预制填料，备用；

（3）最后将三元乙丙橡胶、氟硅橡胶、丁腈橡胶与结构控制剂、步骤（2）所得预制填料利用捏合机捏合，再加入硫化剂，混炼，定型，即得所述复合橡胶。

优选的，步骤（1）中，六方氮化硼、可膨胀石墨、第一部分异丙醇和第二部分异丙醇的质量体积比为1g：3～5g：8～10mL：2～3L。

优选的，步骤（1）中，可膨胀石墨在使用前进行纯化处理，具体方法是：先加入质量浓度20～30%氢氧化钠溶液中超声波振荡20～30分钟，过滤后再加入质量浓度30～40%的硫酸溶液中超声波振荡20～30分钟，过滤即可。

优选的，步骤（1）中，采用高温膨化，工艺条件为：膨化比200～220，膨化温度为900～920℃，膨化时间为20～30s。其中，膨化比为膨化后容积与膨胀前容积的比值。

优选的，步骤（1）中，剥离处理的工艺条件为： 采用等离子刻蚀机，电压3.1～3.3kV，电流0.3～0.6mA，处理时间40～50分钟，处理温度30～32℃。

优选的，步骤（1）中，旋蒸除去的第一部分异丙醇和第二部分异丙醇可回收利用。

优选的，步骤（2）中，预制纳米粉、甲基三乙氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷的质量体积比为1g：5～8L：7～10L，其中，甲基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷预先混合并超声波分散20～30分钟制成混合液。