[发明专利]一种轮胎胎面用石墨烯改性橡胶复合材料及其混合方法

说明书

本发明涉及橡胶复合材料技术领域，具体地说，涉及一种轮胎胎面用石墨烯改性橡胶复合材料及其混合方法。其包括以下原料组成：基体橡胶材料、改性石墨烯材料、硫化剂和促流剂，其余为有机溶剂；所述改性石墨烯材料至少包括以下原料：石墨烯粉末、聚氯乙烯粉末、醋酸乙烯和滑石粉，其余为N,N‑二甲基酰胺溶液和水；该轮胎胎面用石墨烯改性橡胶复合材料及其混合方法中，加入的改性石墨烯材料，通过石墨烯共混聚氯乙烯进行物理改性，增加了石墨烯材料的机械性能，通过石墨烯将聚氯乙烯特性带入至基体橡胶材料中共混，不仅可以增加复合材料的强度和硬度，同时可减少复合材料的磨耗减量和抗刺穿能力，因此可以较好的应用至轮胎台面。

技术领域

本发明涉及橡胶复合材料技术领域，具体地说，涉及一种轮胎胎面用石墨烯改性橡胶复合材料及其混合方法。

背景技术

轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与地面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，同时承受着汽车的重量，在汽车上的作用越来越受到人们的重视。传统的轮胎胎面是橡胶材料，橡胶材料具有动态性能好，弹性优良，行驶过程中生热低，乘坐舒适等优点。

石墨烯是目前世界上研究最多的一种新型碳纳米材料，具有世界上最薄最轻的单层碳原子片状结构，超具有大的比表面积、超强的硬度、柔韧性、超高的导热性及导电性。

一般硬度较高的耐磨性差，硬度较低的耐磨性好，因此为了生产出具有高硬度和高耐磨性的轮胎台面，需要一种轮胎胎面用石墨烯改性橡胶复合材料来改善现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮胎胎面用石墨烯改性橡胶复合材料及其混合方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种轮胎胎面用石墨烯改性橡胶复合材料，包括以下重量份的原料组成：基体橡胶材料80-110份、改性石墨烯材料20-30份、硫化剂2-9份和促流剂1-5份，其余为有机溶剂；

所述改性石墨烯材料至少包括以下重量份原料：石墨烯粉末20-30份、聚氯乙烯粉末15-20份、醋酸乙烯1-3份和滑石粉5-9份，其余为N,N-二甲基酰胺溶液和水，通过石墨烯共混聚氯乙烯进行物理改性，增加了石墨烯材料的机械性能，通过石墨烯将聚氯乙烯特性带入至基体橡胶材料中共混，不仅可以增加复合材料的强度和硬度，同时可减少复合材料的磨耗减量和抗刺穿能力，因此可以较好的应用至轮胎台面。

作为本技术方案的进一步改进，所述橡胶材料包括天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶，用量百分比为20：50：30，天然橡胶与丁苯橡胶和顺丁橡胶并用可以进一步改善橡胶耐磨性与耐老化性，降低原料成本。

作为本技术方案的进一步改进，所述改性石墨烯材料的制备方法为：

S1.1、将石墨烯粉末和N,N-二甲基酰胺溶液加入至搅拌釜中，常温下搅拌，升温至60℃加入水搅拌稀释，形成A液；

S1.2、将搅拌釜升温至80℃预热，然后加入聚氯乙烯粉末保持温度在80-100℃搅拌5-10min；

S1.3、加入滑石粉和醋酸乙烯，搅拌15-20min，制得B液，加入水至B液中升温100℃回流16-24h，制得石墨烯溶液；

S1.4、将石墨烯溶液干燥去除水分制得干燥料，最后通过研磨、球磨制得改性石墨烯材料。

作为本技术方案的进一步改进，所述促流剂选自纳米二氧化硅，用于增加材料的流动性，促进材料间的混合。

作为本技术方案的进一步改进，所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯和水中的一种或多种。

另一方面，本发明提供了一种用于制备如上述中任意一项所述的轮胎胎面用石墨烯改性橡胶复合材料的混合方法，其特征在于，包括如下步骤：