[发明专利]一种高耐磨抗冲复合橡胶及其制备方法

权利要求书

1.一种高耐磨抗冲复合橡胶，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分，丁腈橡胶100份、氧化锌3～8份、硬脂酸0.5～1份、硫磺1～2份、促进剂0.5～1份、炭黑15～25份、生物质碳微球5～10份以及改性生物质氧化石墨烯1～5份；

其中，所述生物质碳微球是以天然生物材料为碳源所制备的碳微球；

其中，所述改性生物质氧化石墨烯是以天然生物材料为碳源所制备的氧化石墨烯经对苯二胺改性而成。

2.如权利要求1所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶，其特征在于，所述天然生物材料为玉米秸秆、玉米芯、稻草、高粱杆、豆杆中的两种或多种的组合。

3.如权利要求1所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶，其特征在于，所述碳微球的粒径为600～1200目。

4.如权利要求1所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶，其特征在于，所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑。

5.一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，其特征在于，包括，

制备生物质碳微球；

制备改性生物质氧化石墨烯；

按权利要求1所述的重量份数称取原料；

将改性生物质氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散0.5～1h；

加入炭黑、生物质碳微球和硬脂酸，超声分散0.5～1h；

加入氧化锌、硫磺和促进剂，超声分散0.5～1h，得到混合溶液；

将混合溶液与丁腈橡胶混合，并超声分散0.5～1h，获得稳定的复合乳液；

将复合乳液经喷雾干燥，雾化形成复合液液滴，在干燥介质中脱除水分，得到本发明的高耐磨抗冲复合橡胶。

6.如权利要求5所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，其特征在于，所述复合乳液的浓度为10mg/mL～500mg/mL。

7.如权利要求5所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备生物质碳微球的具体方法为：

将天然生物材料在温度为60℃的条件下干燥24h，用粉碎机粉碎成1～10mm的粉末，得到富含纤维素的天然生物粉末；

将天然生物粉末与水混合，加入高温水反应器中反应，反应器温度为180℃，反应1～2h，反应结束后冷却至室温；

将得到的产物进行固液分离，对得到的液相进行离心，收集离心后的重相，用去离子水洗涤，即得生物质碳微球。

8.如权利要求5所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备改性生物质氧化石墨烯的具体方法为：

制备生物质氧化石墨；

将生物质氧化石墨与对苯二胺加入去离子水中，800W功率下超声1～2h，滴加氨水调节pH值至10，90～100℃下反应2～3小时；

将所得产物真空抽滤，用无水乙醇与去离子水洗涤数次，置于-55℃下冷冻干燥，即得对苯二胺改性的生物质氧化石墨烯。

9.如权利要求8所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备生物质氧化石墨的具体方法为：

将天然生物材料隔绝空气进行炭化处理，得到生物质炭；

将生物质炭浸渍于含有Ni²⁺的水溶液中24h，干燥得到负载Ni的生物炭；

将负载Ni的生物质炭置于高温炉中反应，将生物炭进行石墨化处理，反应结束后用酸洗涤除去Ni，得到生物质石墨；

将生物质石墨置于浓硫酸中，加入NaNO₃，在冰水浴中加入KMnO₄，不断搅拌，使溶液的温度不超过10℃；

将混合溶液升温至40℃，反应24h，加入去离子水，继续反应1h；

加入去离子水稀释后，再加入质量分数为30%的双氧水，至混合物澄清，过滤；

用质量分数为5%的盐酸清洗过滤，将滤饼置于60 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，即得生物质氧化石墨。

10.如权利要求9所述的一种高耐磨抗冲复合橡胶的制备方法，其特征在于，所述生物质石墨、浓硫酸、NaNO₃、KMnO₄的重量比为1:20～30:0.5～1:3～4。