CN106009083A - 一种气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料，它是由下述重量份的原料组成的：促进剂TT0.8‑2、氯化镧0.3‑0.4、马来海松酸酐3‑4、聚磷酸铵2‑4、氧化石墨烯10‑14、N‑羟基琥珀酰亚胺6‑7、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐10‑12、对氨基苯磺酸7‑9、苯乙烯30‑40、过硫酸钾0.1‑0.2、凹凸棒土10‑13、防老剂DOD1‑2、乙二胺四乙酸2‑3、碳纤维1.7‑2、20‑25%的氨水50‑67、天然橡胶100‑130、微细二氧化硅气凝胶4‑7、羊毛脂2‑3、尼龙酸甲酯6‑8、环氧硬脂酸辛酯7‑9、二甲氨基丙胺0.6‑1、sp800.1‑0.2、硫磺0.8‑1。本发明加入的微细二氧化硅气凝胶可以有效的改善各原料在橡胶间的分散性，还可以提高成品的表面硬度和抗冲击强度。

Description

一种气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料及其制备方法

技术领域

本发明涉及印刷胶辊技术领域，尤其涉及一种气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料及其制备方法。

背景技术

印刷胶辊是弹性橡胶与金属辊芯经一定工艺加工而成的复合体,被广泛地应用于各种的印刷工业中，而目前印刷胶辊的质量存在很多的问题，耐磨性不好，经常出现磨损、破洞的现象，严重影响了印刷品质，因此如何提高印刷胶辊的抗磨性及其力学性能，就显得十分必要；

氧化石墨稀原料易得,价格低廉,是聚合物纳米复合材料的理想填料，近年来，氧化石墨稀/聚合物纳米复合材料的研究是当前关于石墨稀的研究热点之一，尤其是在制备出了无支撑的氧化石墨稀纸和石墨稀/聚合物导电纳米复合材料后，掀起了对氧化石墨烯应用研究的热潮。

目前,随着制备氧化石墨稀技术的成熟,人们己合成了各种氧化石墨烯/聚合物纳米复合材料,常用的聚合物基体有聚苯乙稀，聚甲基丙稀酸甲酯，聚苯胺，聚丙稀酰胺,聚乙稀醇等。然而,人们发现在制备氧化石墨稀/聚合物复合物过程中存在的主要问题是氧化石墨稀很容易发生团聚，并在聚合物中分散性不均勾，氧化石墨稀与聚合物的结合界面状况不佳，最终导致氧化石墨稀/聚合物复合材料的综合性能不高,从而限制了其进一步的工业应用。为提高氧化石墨稀的加工性能,人们通常采用对其进行功能化改性的方法,并取得了引人注目的研究成果,这为制备石墨烯/聚合物复合材料提供了一条很好的思路。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料，它是由下述重量份的原料组成的：

促进剂TT0.8-2、氯化镧0.3-0.4、马来海松酸酐3-4、聚磷酸铵2-4、氧化石墨烯10-14、N-羟基琥珀酰亚胺6-7、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐10-12、对氨基苯磺酸7-9、苯乙烯30-40、过硫酸钾0.1-0.2、凹凸棒土10-13、防老剂DOD1-2、乙二胺四乙酸2-3、碳纤维1.7-2、20-25%的氨水50-67、天然橡胶100-130、微细二氧化硅气凝胶4-7、羊毛脂2-3、尼龙酸甲酯6-8、环氧硬脂酸辛酯7-9、二甲氨基丙胺0.6-1、sp800.1-0.2、硫磺0.8-1。

一种所述的气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述氧化石墨稀加入到其重量50-60倍的N，N-二甲基甲酰胺中，超声处理20-30分钟，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌混合1.7-2小时，加入对氨基苯磺酸，室温下搅拌反应23-24小时，用水洗涤3-4次，再次超声10-15分钟，得磺化石墨稀；

（2）取上述马来海松酸酐，加入到其重量20-32倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二甲氨基丙胺，在60-70℃下保温搅拌10-12分钟，得酸酐溶液；

（3）将上述聚磷酸铵加入到其重量20-30倍的去离子水中，加入sp80，磁力搅拌1-2分钟，得盐乳液；

（4）将上述酸酐溶液、盐乳液混合，搅拌均匀，得预混溶液；

（5）将上述羊毛脂加入到尼龙酸甲酯中，70-76℃下保温搅拌10-15分钟，得酯溶液；

（6）将磺化石墨稀、苯乙烯混合，加入预混溶液，超声10-15分钟，得磺化乳液；

（7）将上述乙二胺四乙酸加入到20-25%的氨水中，加入氯化镧，60-70℃下保温搅拌20-30分钟，加入碳纤维，保温浸泡1-2小时，得稀土改性碳纤维溶液；

（8）在上述磺化乳液中加入过硫酸钾，搅拌均匀，在氮气保护下，70-80℃保温搅拌5-6小时，冷却到室温，加入上述稀土改性碳纤维溶液，超声处理10-15分钟，抽滤，除去滤液，在60-70℃下真空干燥2-3小时，得聚合物改性复合填料；

（9）将上述聚合物改性复合填料加入到上述酯溶液中，加入混合料重量50-60%的无水乙醇，搅拌均匀，加入微细二氧化硅气凝胶，在60-70℃下保温反应30-40分钟，蒸馏，除去乙醇，得预混料；

（10）将上述预混料与天然橡胶混合，送入密炼机中，在65-90℃下密炼40-50s，加入除了硫磺以外的各原料，混炼10-12分钟，排胶，冷却至50℃以下，投入开炼机内，加入剩余各原料，薄通3-5遍，即得。

本发明的优点是：本发明的胶料具有很好的抗磨性：

氧化石墨烯纳米片的边缘含有大量的羧基基团,在缩合试剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的作用下, 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺首先与羧基反形成可与胺反应的0-酰基异脲中间产物, N-羟基琥珀酰亚胺起到提高其稳定性的作用，该中间产物进一步与含有伯胺基团的对氨基苯磺酸发生偶联反应生成酰胺，得到磺化石墨烯，磺化石墨烯呈高度剥离的状态均匀地分布在聚苯乙烯微球中，经过磺化改性后的氧化石墨稀具有较强的亲水性，提高了其水中的分散性，同时磺酸根离子带较强的负电荷，在聚合过程中,可以有效地防止其自身的团聚，然后引发剂(过硫酸钾)首先通过静电作用吸附到磺化石墨烯的表面,然后引发单体在其表面发生聚合反应，当沉积许多寡聚物后，疏水性提高，并在水相中发生团聚，而疏水聚合物则相互作用形成初级核后，溶解在水相中的苯乙烯单体源源不断地扩散到初级核中参与进一步的聚合反应，并随着聚合反应的进行，成长核直径不断增大，石墨稀的覆盖率下降，稳定作用下降，此时水相中游离的磺化石墨稀在较强的π-π共辄作用下，被吸附到聚苯乙稀表面上，最终形成分散均匀的复合物；

本发明的胶料具有很好的力学性能：

本发明还加入了稀土纤维，未经表面处理的碳纤维由于其表面活性低，难以形成有效的界面粘结，因此复合材料力学性能很差，橡胶基体因摩擦热作用很容易产生粘着磨损，随之碳纤维产生松动，界面上的裂缝产生应力集中，疲劳裂纹生成，容易诱发复合材料进一步磨损，本发明采用稀土改性碳纤维于聚合物基体复合，使得碳纤维与聚合物基体间结合紧密，在摩擦过程中，碳纤维承担起大部分载荷，并且载荷有效地通过界面传递到碳纤维，碳纤维有效地起到支撑载荷的作用，复合材料表面整体承受摩擦载荷，优良的界面结合使其摩擦系数和磨损量受往复滑动频率的影响小。稀土元素可以与碳纤维表面的 C、O、N 发生配位化学反应，并与稀土溶液中的有机活性基团发生化学配位键合，当碳纤维与聚苯乙烯复合时，碳纤维表面与聚苯乙烯之间可以形成强的高韧性界面，从而提高了成品橡胶材料的力学性能。

本发明加入的微细二氧化硅气凝胶可以有效的改善各原料在橡胶间的分散性，还可以提高成品的表面硬度和抗冲击强度。

具体实施方式

一种气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料，它是由下述重量份的原料组成的：

促进剂TT0.8、氯化镧0.3、马来海松酸酐3、聚磷酸铵2、氧化石墨烯10、N羟基琥珀酰亚胺6、1乙基(3二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐10、对氨基苯磺酸7、苯乙烯30、过硫酸钾0.1、凹凸棒土10、防老剂DOD1、乙二胺四乙酸2、碳纤维1.7、20%的氨水50、天然橡胶100、微细二氧化硅气凝胶4、羊毛脂2、尼龙酸甲酯6、环氧硬脂酸辛酯7、二甲氨基丙胺0.6、sp800.1、硫磺0.8。

一种所述的气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述氧化石墨稀加入到其重量50倍的N，N二甲基甲酰胺中，超声处理20分钟，加入1乙基(3二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、N羟基琥珀酰亚胺，搅拌混合1.7小时，加入对氨基苯磺酸，室温下搅拌反应23小时，用水洗涤3次，再次超声10分钟，得磺化石墨稀；

（2）取上述马来海松酸酐，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二甲氨基丙胺，在60℃下保温搅拌10分钟，得酸酐溶液；

（3）将上述聚磷酸铵加入到其重量20倍的去离子水中，加入sp80，磁力搅拌1分钟，得盐乳液；

（4）将上述酸酐溶液、盐乳液混合，搅拌均匀，得预混溶液；

（5）将上述羊毛脂加入到尼龙酸甲酯中，70℃下保温搅拌10分钟，得酯溶液；

（6）将磺化石墨稀、苯乙烯混合，加入预混溶液，超声10分钟，得磺化乳液；

（7）将上述乙二胺四乙酸加入到20%的氨水中，加入氯化镧，60℃下保温搅拌20分钟，加入碳纤维，保温浸泡1小时，得稀土改性碳纤维溶液；

（8）在上述磺化乳液中加入过硫酸钾，搅拌均匀，在氮气保护下，70℃保温搅拌5小时，冷却到室温，加入上述稀土改性碳纤维溶液，超声处理10分钟，抽滤，除去滤液，在60℃下真空干燥2小时，得聚合物改性复合填料；

（9）将上述聚合物改性复合填料加入到上述酯溶液中，加入混合料重量50%的无水乙醇，搅拌均匀，加入微细二氧化硅气凝胶，在60℃下保温反应30分钟，蒸馏，除去乙醇，得预混料；

（10）将上述预混料与天然橡胶混合，送入密炼机中，在65℃下密炼40s，加入除了硫磺以外的各原料，混炼10分钟，排胶，冷却至50℃以下，投入开炼机内，加入剩余各原料，薄通3遍，即得。

性能测试：

拉伸强度：14.7Mpa；

断裂伸长率：434.1%；

70℃×22h×20%压缩永久变形：16.3%；

70℃×70h热空气老化试验：

扯断强度降低率：5.7%、断裂伸长率降低率：8.6%。

Claims (2)

1.一种气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：

促进剂TT0.8-2、氯化镧0.3-0.4、马来海松酸酐3-4、聚磷酸铵2-4、氧化石墨烯10-14、N-羟基琥珀酰亚胺6-7、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐10-12、对氨基苯磺酸7-9、苯乙烯30-40、过硫酸钾0.1-0.2、凹凸棒土10-13、防老剂DOD1-2、乙二胺四乙酸2-3、碳纤维1.7-2、20-25%的氨水50-67、天然橡胶100-130、微细二氧化硅气凝胶4-7、羊毛脂2-3、尼龙酸甲酯6-8、环氧硬脂酸辛酯7-9、二甲氨基丙胺0.6-1、sp800.1-0.2、硫磺0.8-1。

2.一种如权利要求1所述的气凝胶印刷胶辊的包覆胶胶料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将上述氧化石墨稀加入到其重量50-60倍的N，N-二甲基甲酰胺中，超声处理20-30分钟，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌混合1.7-2小时，加入对氨基苯磺酸，室温下搅拌反应23-24小时，用水洗涤3-4次，再次超声10-15分钟，得磺化石墨稀；

（2）取上述马来海松酸酐，加入到其重量20-32倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二甲氨基丙胺，在60-70℃下保温搅拌10-12分钟，得酸酐溶液；

（3）将上述聚磷酸铵加入到其重量20-30倍的去离子水中，加入sp80，磁力搅拌1-2分钟，得盐乳液；

（4）将上述酸酐溶液、盐乳液混合，搅拌均匀，得预混溶液；

（5）将上述羊毛脂加入到尼龙酸甲酯中，70-76℃下保温搅拌10-15分钟，得酯溶液；

（6）将磺化石墨稀、苯乙烯混合，加入预混溶液，超声10-15分钟，得磺化乳液；

（7）将上述乙二胺四乙酸加入到20-25%的氨水中，加入氯化镧，60-70℃下保温搅拌20-30分钟，加入碳纤维，保温浸泡1-2小时，得稀土改性碳纤维溶液；

（8）在上述磺化乳液中加入过硫酸钾，搅拌均匀，在氮气保护下，70-80℃保温搅拌5-6小时，冷却到室温，加入上述稀土改性碳纤维溶液，超声处理10-15分钟，抽滤，除去滤液，在60-70℃下真空干燥2-3小时，得聚合物改性复合填料；

（9）将上述聚合物改性复合填料加入到上述酯溶液中，加入混合料重量50-60%的无水乙醇，搅拌均匀，加入微细二氧化硅气凝胶，在60-70℃下保温反应30-40分钟，蒸馏，除去乙醇，得预混料；

（10）将上述预混料与天然橡胶混合，送入密炼机中，在65-90℃下密炼40-50s，加入除了硫磺以外的各原料，混炼10-12分钟，排胶，冷却至50℃以下，投入开炼机内，加入剩余各原料，薄通3-5遍，即得。