[发明专利]一种石墨烯末端交联弹性体材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯末端交联弹性体材料及其制备方法。所述弹性体材料包括聚合物多元醇或聚合物多元胺与扩链剂100份，其中聚合物多元醇或聚合物多元胺为75～99份，扩链剂为1～25份，以及功能化石墨烯0.1～1.5份，所述功能化石墨烯是由双异氰酸酯在催化剂作用下接枝氧化石墨烯得到。本发明在传统热塑性聚氨酯、聚脲弹性体合成的基础上，引入异氰酸酯功能化的氧化石墨烯作为填料和化学交联点，在保持弹性体材料本身软硬段结构强度高、耐磨、耐油、耐臭氧性能优良等优点的基础上，增加了石墨烯与基体的作用力及石墨烯在基体中的分散性，减少了弹性体的自由末端和填料摩擦，提高了材料的动态力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子合成领域，具体地说，是涉及一种石墨烯末端交联弹性体材料及制备方法。

背景技术

橡胶制品生产过程中，交联通常是最后一道工序。橡胶在经过这一道工序后的各项物理性能都有较大的改变，失去了混炼胶的可塑性而具有了交联橡胶的高弹性、高模量，从而得到优良的物理机械性能，提高了橡胶制品的使用价值，拓宽了其应用范围。在这道工序中，橡胶通过化学键合、分子间的氢键作用，产生化学或物理交联点，由线型结构变成三维的体型结构。橡胶在外力作用下卷曲的分子链伸展，材料产生形变，交联点则限制了分子链间的滑移，使得橡胶在撤去外力后能够回到原本的形状。

然而不同于小分子和低聚物，高聚物橡胶在交联过程中，由于分子链体积大，大分子链的两端很难参与交联，破坏了橡胶交联网络结构的完整性。橡胶制品中大量的自由末端，增加了橡胶分子链间的自由体积。在橡胶受力过程中，自由末端的自由运动会产生运动滞后，从而引起滞后损耗，增大橡胶的生热。减少橡胶自由末端的方法主要有两种：一是增大聚合物相对分子质量，减少自由末端的体积份数；二是采用偶联技术或分子链末端改性技术，增大分子链末端的反应活性。

同时，由于橡胶分子间作用力小、玻璃化转变温度低且处于无定形的高弹态，绝大多数的橡胶不经过填料的补强是不具备应用价值的。石墨烯作为一种新型的纳米填料，具有优异的特性，加入橡胶能明显提高橡胶材料的物理机械性能、耐磨耗性能和耐疲劳性能。但是石墨烯与橡胶之间以物理作用为主，且石墨烯片层间存在强烈的范德华力，在橡胶基体中倾向于自我团聚，所以石墨烯片层与片层之间、石墨烯片层和橡胶分子之间存在摩擦，因此材料的动态损耗大、生热高。若能实现石墨烯在橡胶基体中的分子级、规律性的分散，减少填料分子在动态作用下的相互摩擦，可以有效的降低橡胶材料的滚动阻力、动态生热，提高其动态性能。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种石墨烯末端交联新型弹性体材料及其制备方法。本发明的弹性体材料在传统的热塑性聚氨酯、聚脲弹性体合成的基础上，引入功能化石墨烯作为化学交联点，保持聚氨酯、聚脲弹性体材料本身软硬段结构强度高、耐磨、耐油、耐臭氧性能优良等优点的基础上，结合石墨烯的特殊性能，提高材料的动态性能。

本发明的目的之一是提供一种石墨烯末端交联新型弹性体材料。

所述石墨烯末端交联弹性体材料是由包括以下组分的原料制备得到，以重量份计：

聚合物多元醇或聚合物多元胺与扩链剂 100份，其中聚合物多元醇或聚合物多元胺为75～99份，扩链剂为1～25份；

功能化石墨烯 0.1～1.5份；

其中，所述功能化石墨烯是由双异氰酸酯在催化剂作用下接枝氧化石墨烯得到。

所述的聚合物多元醇或聚合物多元胺的数均分子量为优选为500～100000，更优选为1000～10000。

所述聚合物多元醇或聚合物多元胺为羟基封端聚二甲基硅氧烷、氨基封端聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚乙二醇、氨基封端聚乙二醇、羟基封端聚异丁烯、氨基封端聚异丁烯、羟基封端聚丁二烯、氨基封端聚丁二烯、羟基封端丁苯橡胶、氨基封端丁苯橡胶中的一种或多种的混合物。