CN106146932A - 一种碳纳米环保橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种碳纳米环保橡胶复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳纳米环保橡胶复合材料及其制备方法，所述的碳纳米环保橡胶复合材料是由以下重量份的原料组成：橡胶100、含有1‑10重量份碳纳米材料的碳纳米橡胶母粒或碳纳米材料1‑10、炭黑或再生炭黑20‑90、再生胶粉0‑50、硫磺1‑3、配合剂3‑14；所述的配合剂是由防老剂、氧化锌、硬脂酸和促进剂组成。本发明是利用碳纳米材料（碳纳米管、石墨烯）优异的高补强、高导热（散热）、高导电性能与再生炭黑、再生胶（粉）结合在一起使用，实现填充量的大幅提高，橡胶产品仍能保持原有的强度甚至还有提升。制成的环保橡胶产品具有高性能和低成本的双层优势，促使废旧轮胎处理的良性循环。

Description

一种碳纳米环保橡胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶制品技术领域，尤其涉及一种碳纳米环保橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
全球每年会产生大量的废旧轮胎，再生胶（粉）和再生炭黑是废旧轮胎处理的主要产物，但目前由于再生炭黑补强性能差、再生胶（粉）自身强度差的原因，导致他们不能在轮胎和橡胶制品中大量应用。
现在技术仅仅是把单一的再生炭黑或者再生胶（粉）添加到轮胎或者橡胶制品中已达到降低成本的目的，但是基于添加后强度大幅下降，因此实际生产中添加量较小，也往往是用于制备较低端橡胶产品。
中国专利CN201310457717.4，公开了一种预分散碳纳米管橡胶母粒的制备方法，，其中橡胶母粒包括下述重量份数的组分：碳纳米管5-100、橡胶5-100、蜡5-100、分散助剂0.5-50、防老剂0.5-5、活化剂0.1-10。但是它没有添加再生材料，仅是在正常材料下进行的实验。
发明内容
为了解决现有的再生胶（粉）和再生炭黑无法充分利用的技术问题，本发明将碳纳米材料（碳纳米管和石墨烯）或含有碳纳米材料的橡胶母粒与再生胶粉、再生炭黑配合在一起按照一定配方添加到轮胎和橡胶制品中，弥补由于添加再生胶粉和炭黑在轮胎和橡胶制品中而带来的强度缺陷，同时可实现降低成本，提高性能的目的。
本发明采取的技术方案是：
本发明的碳纳米环保橡胶复合材料是由以下重量份的原料组成：橡胶100、实际碳纳米材料份数为1-10的碳纳米橡胶母粒（其载体含有的橡胶已经考虑在100份橡胶中）或碳纳米材料1-10、炭黑或再生炭黑20-90、再生胶粉0-50、硫磺1-3、配合剂3-14；所述的配合剂是由防老剂、氧化锌、硬脂酸和促进剂组成。
所述的碳纳米材料是碳纳米管和/或石墨烯，所述的橡胶是天然橡胶和/或顺丁橡胶和/或丁苯橡胶和/或三元乙丙橡胶和/或氯丁橡胶和/或丁腈橡胶。
所述的配合剂是由以下重量份的原料组成：防老剂1-5、氧化锌1-5、硬脂酸0.5-2、促进剂0.5-2。
优选，本发明的碳纳米环保橡胶复合材料是由以下重量份的原料组成：橡胶100、实际碳纳米材料为5份的碳纳米橡胶母粒、再生炭黑50、再生胶粉30、硫磺1.5、防老剂2、氧化锌2.5、硬脂酸1、促进剂1。
本发明的碳纳米环保橡胶复合材料的制备方法可以是以下几种：
将橡胶投入到密炼机进行塑炼后，依次加入配合剂、再生胶粉、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒进行混炼，排胶后再经开联机加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料。密炼机控制转子转速 20-200r/min，温度在40-120℃
或将橡胶投入到密炼机进行塑炼后，依次加入配合剂、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒进行混炼，排胶后再经开联机加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料。密炼机控制转子转速 20-200r/min，温度在40-120℃
或将橡胶投入到密炼机进行塑炼后，依次加入配合剂、再生胶粉、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒进行混炼，排胶后再经开联机加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料。密炼机控制转子转速 20-200r/min，温度在40-120℃
或将橡胶投入到开炼机进行塑炼后包辊，依次加入配合剂、再生胶粉、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒进行混炼，最后加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料。辊温20-60摄氏度，辊距0.5-2mm，包辊混炼。
或将橡胶投入到开炼机进行塑炼后包辊，依次加入配合剂、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒进行混炼，最后加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料。辊温20-60摄氏度，辊距0.5-2mm，包辊混炼。
或将橡胶投入到开炼机进行塑炼后包辊，依次加入配合剂、再生胶粉、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒进行混炼，最后加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料。辊温20-60摄氏度，辊距0.5-2mm，包辊混炼。
本发明的积极效果如下：
本发明是利用碳纳米材料（碳纳米管、石墨烯）优异的高补强、高导热（散热）、高导电性能与再生炭黑、再生胶（粉）结合在一起使用，实现填充量的大幅提高，橡胶产品仍能保持原有的强度甚至还有提升。制成的环保橡胶产品具有高性能和低成本的双层优势，促使废旧轮胎处理的良性循环。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
实施例1
本发明的碳纳米环保橡胶复合材料是由以下重量份的原料组成：橡胶100、实际碳纳米材料为3.5份的碳纳米橡胶母粒、再生炭黑50、硫磺2、防老剂2.5、氧化锌1、硬脂酸2、促进剂1.25。
所述的碳纳米材料是碳纳米管或和石墨烯；碳纳米橡胶母粒是以橡胶为载体，碳纳米材料的预分散产品；所述的橡胶是天然橡胶和顺丁橡胶。
本发明的碳纳米环保橡胶复合材料的制备方法如下：
将橡胶投入到开炼机进行塑炼后包辊，依次加入配合剂、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒进行混炼，最后加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料。辊温20-60摄氏度，辊距0.5-2mm，包辊混炼。
对比例2
不添加碳纳米橡胶母粒，使用高耐磨炭黑等量替换再生炭黑，其他同实施例2。
对比例3
不添加碳纳米橡胶母粒，其他同实施例2。
将实施例1、对比例3和对比例4的复合材料制成环保全钢子午胎胎面胶，进行性能测试，结果如表1所示：
表1
实施例2
本发明的碳纳米环保橡胶复合材料是由以下重量份的原料组成：橡胶100、实际碳纳米材料为5份的碳纳米橡胶母粒、再生炭黑50、再生胶粉30、硫磺1.5、防老剂2、氧化锌2.5、硬脂酸1、促进剂1。
所述的碳纳米材料是碳纳米管或和石墨烯；碳纳米橡胶母粒是以橡胶为载体，碳纳米材料的预分散产品；所述的橡胶是天然橡胶和顺丁橡胶。
本发明的碳纳米环保橡胶复合材料的制备方法如下：
将橡胶投入到密炼机进行塑炼后，依次加入配合剂、再生胶粉、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒密炼机控制转子转速 20-200r/min，温度在40-120℃。进行混炼，排胶后再经开联机加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料。密炼机控制转子转速 20-200r/min，温度在40-120℃。
对比例4
不添加再生胶粉、碳纳米橡胶母粒，使用高耐磨炭黑等量替换再生炭黑，其他同实施例3。
对比例5
不添加碳纳米橡胶母粒，其他同实施例3。
将实施例2、对比例4和对比例5的复合材料制成环保全钢子午胎胎面胶，进行性能测试，结果如表2所示：
将实施例1-3的复合材料制成环保全钢子午胎胎面胶，进行性能测试，结果如表2所示：
表2
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种碳纳米环保橡胶复合材料，其特征在于：所述的碳纳米环保橡胶复合材料是由以下重量份的原料组成：橡胶100、实际含有1-10重量份碳纳米材料的碳纳米橡胶母粒或碳纳米材料1-10、炭黑或再生炭黑20-90、再生胶粉0-50、硫磺1-3、配合剂3-14；所述的配合剂是由防老剂、氧化锌、硬脂酸和促进剂组成。
2.如权利要求1所述的碳纳米环保橡胶复合材料，其特征在于：所述的碳纳米材料是碳纳米管和/或石墨烯，所述的橡胶是天然橡胶和/或顺丁橡胶和/或丁苯橡胶和/或三元乙丙橡胶和/或氯丁橡胶和/或丁腈橡胶。
3.如权利要求1所述的碳纳米环保橡胶复合材料，其特征在于：所述的配合剂是由以下重量份的原料组成：防老剂1-5、氧化锌1-5、硬脂酸0.5-2、促进剂0.5-2。
4.如权利要求1所述的碳纳米环保橡胶复合材料，其特征在于：所述的碳纳米环保橡胶复合材料是由以下重量份的原料组成：橡胶100、实际含有碳纳米材料份数为5份的碳纳米橡胶母粒或碳纳米材料5份、再生炭黑50、再生胶粉30、硫磺1.5、防老剂2、氧化锌2.5、硬脂酸1、促进剂1。
5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的碳纳米环保橡胶复合材料的方法，其特征在于：所述的制备方法的具体步骤如下：
将橡胶投入到密炼机进行塑炼后，依次加入配合剂、再生胶粉、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒或碳纳米材料进行混炼，排胶后再经开联机加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料，控制密炼机控制转子转速 20-200r/min，温度在40-120℃。
6.一种制备如权利要求1-4任一项所述的碳纳米环保橡胶复合材料的方法，其特征在于：所述的制备方法的具体步骤如下：
将橡胶投入到密炼机进行塑炼后，依次加入配合剂、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒或碳纳米材料进行混炼，排胶后再经开联机加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料，控制密炼机控制转子转速 20-200r/min，温度在40-120℃。
7.一种制备如权利要求1-4任一项所述的碳纳米环保橡胶复合材料的方法，其特征在于：所述的制备方法的具体步骤如下：
将橡胶投入到密炼机进行塑炼后，依次加入配合剂、再生胶粉、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒或碳纳米材料进行混炼，排胶后再经开联机加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料，控制密炼机控制转子转速 20-200r/min，温度在40-120℃。
8.一种制备如权利要求1-4任一项所述的碳纳米环保橡胶复合材料的方法，其特征在于：所述的制备方法的具体步骤如下：
将橡胶投入到开炼机进行塑炼后包辊，依次加入配合剂、再生胶粉、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒或碳纳米材料进行混炼，最后加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料，控制辊温20-60℃，辊距0.5-2mm，包辊混炼。
9.一种制备如权利要求1-4任一项所述的碳纳米环保橡胶复合材料的方法，其特征在于：所述的制备方法的具体步骤如下：
将橡胶投入到开炼机进行塑炼后包辊，依次加入配合剂、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒或碳纳米材料进行混炼，最后加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料，控制辊温20-60℃，辊距0.5-2mm，包辊混炼。
10.一种制备如权利要求1-4任一项所述的碳纳米环保橡胶复合材料的方法，其特征在于：所述的制备方法的具体步骤如下：
将橡胶投入到开炼机进行塑炼后包辊，依次加入配合剂、再生胶粉、再生炭黑，混炼均匀后，再加入碳纳米橡胶母粒或碳纳米材料进行混炼，最后加硫磺混炼后，得到本发明的碳纳米环保橡胶复合材料，控制辊温20-60℃，辊距0.5-2mm，包辊混炼。
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