[发明专利]一种石墨烯改性丁腈橡胶及其制备方法

说明书

本发明属于石墨烯橡胶复合材料技术领域，提出了一种石墨烯改性丁腈橡胶及其制备方法。一种石墨烯改性丁腈橡胶，包括以下重量份的组分：丁腈橡胶70～90份，改性氧化石墨烯‑羧基丁腈橡胶母胶10～30份，硫化剂1.5～2份，硫化促进剂0.5～2.0份，硫化活化剂3～5份，增塑剂1～3份，防老剂1～2份，填料20～30份，改性氧化石墨烯‑羧基丁腈橡胶母胶包括改性氧化石墨烯，还包括羧基丁腈胶乳，其中，改性氧化石墨烯由巯基硅氧烷水解后与氧化石墨烯脱水缩合反应得到。通过上述技术方案，解决了现有技术中丁腈橡胶耐高低温性差的问题。

技术领域

本发明属于石墨烯橡胶复合材料技术领域，涉及一种石墨烯改性丁腈橡胶及其制备方法。

背景技术

丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈经乳液聚合而得到的共聚物，由于分子链上引入强极性的氰基团，以优异的耐油性著称。丁腈橡胶作为一种耐油橡胶广泛用于制造胶管、胶囊、密封制品、垫圈等耐油制品。硫化丁腈橡胶作为密封件，会面临各种恶劣的应用环境，就需要丁腈橡胶对各种环境都有良好的适应性。丁腈橡胶为非结晶橡胶，但又由于极性氰基的存在使得耐寒性较差，在低温下导致松弛过程急剧减慢，硬度、模量和分子内摩擦增大，弹性显著降低，当温度降至弹性温度极限使用温度时，橡胶会硬化与收缩，导致密封件泄漏失效。在高温下会加速丁腈橡胶的老化进程，使橡胶发生过度交联，降低了硬度、拉伸强度等性能。因此，制备一种对温度具有高适应性丁腈橡胶在实际应用中具有重要意义。

发明内容

本发明提出一种石墨烯改性丁腈橡胶及其制备方法，解决了现有技术中丁腈橡胶耐高低温性差的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种改性氧化石墨烯，由巯基硅氧烷水解后与氧化石墨烯脱水缩合反应得到，所述巯基硅氧烷与氧化石墨烯的质量比为6～8：1。

作为进一步的技术方案，所述脱水缩合反应温度为65～95℃，反应时间为9～12h。

作为进一步的技术方案，所述巯基硅氧烷为γ-巯丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

在水和乙醇体积比为1～2：5的混合体系中，加入质量比为6～8：1的巯基硅氧烷与氧化石墨烯，加入盐酸调节pH至3～5，加热至65～95℃，反应9～12h，在该反应体系中，巯基硅氧烷遇水先发生水解反应，然后与氧化石墨烯发生脱水缩合反应，反应结束后用蒸馏水洗涤、烘干，得到改性氧化石墨烯。反应流程如下(以γ-巯丙基三甲氧基硅烷为例)：

一种石墨烯改性丁腈橡胶，包括以下重量份的组分：

丁腈橡胶70～90份，改性氧化石墨烯-羧基丁腈橡胶母胶10～30份，硫化剂1.5～2份，硫化促进剂0.5～2.0份，硫化活化剂3～5份，增塑剂1～3份，防老剂1～2份，填料20～30份，

所述改性氧化石墨烯-羧基丁腈橡胶母胶包括上述的一种改性氧化石墨烯，还包括羧基丁腈胶乳，

所述改性氧化石墨烯的质量占所述改性氧化石墨烯-羧基丁腈橡胶母胶质量的10～17％。

作为进一步的技术方案，所述改性氧化石墨烯-羧基丁腈橡胶母胶的制备方法为：将改性氧化石墨烯、烷基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，超声得到改性氧化石墨烯分散液，将得到的改性氧化石墨烯分散液与羧基丁腈胶乳混合均匀后，加入到氯化钙溶液与乙醇溶液质量比为1:3～5的混合液中破乳，用蒸馏水洗涤后得到改性氧化石墨烯-羧基丁腈橡胶母胶。

作为进一步的技术方案，所述羧基丁腈胶乳的固含量为45～46％。

作为进一步的技术方案，所述丁腈橡胶为羧基丁腈橡胶；

所述硫化剂为过氧化物硫化剂；

所述促进剂由主促进剂和第二促进剂组成，所述主促进剂为次磺酰胺类促进剂，所述第二促进剂为二硫代氨基甲酸盐；