CN106633436A - 一种阻燃石墨烯改性橡胶材料 - Google Patents

一种阻燃石墨烯改性橡胶材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃石墨烯改性橡胶材料，包括以下原料：丁基橡胶、环氧化天然橡胶、石墨烯、聚碳酸酯、PBT树脂、丙三醇三甘油酸酯、丙烯酸硬脂酸酯、马来酸酐接枝、氢氧化镁、膨润土、麦饭石粉、十六烷基磺酸钙、二乙基二硫代氨基甲酸锌、氯化聚乙烯、异戊二烯、石蜡、尼龙66纤维、二甲基硅油、碳纤维、聚酰胺纤维、羧乙基纤维素、表面活性剂、引发剂、扩链剂、交联剂、脱气剂、流平剂、催化剂、促进剂、增塑剂、分散剂、增粘剂、固化剂、抗菌剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、抗老剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、抑烟剂。本发明的材料阻燃效果好，抗冲击能力强，韧性强，可广泛应用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆等制品中，具有显著的经济和社会效益。

Description

一种阻燃石墨烯改性橡胶材料
技术领域
本发明属于橡胶材料制备技术领域，具体涉及一种阻燃石墨烯改性橡胶材料。
背景技术
橡胶（Rubber）：具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度（Tg）低，分子量往往很大，大于几十万。
橡胶一词来源于印第安语cau-uchu，意为“流泪的树”。天然橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。1770年，英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可用来擦去铅笔字迹，当时将这种用途的材料称为rubber，此词一直沿用至今。橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。橡胶按原料分为天然橡胶和合成橡胶。按形态分为块状生胶、乳胶、液体橡胶和粉末橡胶。乳胶为橡胶的胶体状水分散体；液体橡胶为橡胶的低聚物，未硫化前一般为粘稠的液体；粉末橡胶是将乳胶加工成粉末状，以利配料和加工制作。20世纪60年代开发的热塑性橡胶，无需化学硫化，而采用热塑性塑料的加工方法成形。橡胶按使用又分为通用型和特种型两类。是绝缘体，不容易导电，但如果沾水或不同的温度的话，有可能变成导体。导电是关于物质内部分子或离子的电子的传导容易情况。
2004年英国曼彻斯顿大学的Geim和Novoselov通过胶带剥离高定向石墨获得了独立存在的二维石墨烯（Gra-phene，GN）晶体以来，石墨烯已经成为材料科学领域极受关注的研究热点之一。石墨烯，实际上就是单原子层的石墨，它拥有独特的二维结构和优异的力学、热力学、光学和电学性能。
石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，至吸收2.3%的光，导热系数高达5300W/m·k，高于碳纳米管和金刚石。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大，高化学反应活性，高填充性的特点。
现有橡胶存在着阻燃性及其他力学性能差等问题，如何将石墨烯填充至橡胶中进行改性，从而获得性能良好的橡胶，成为了一种研究趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种阻燃石墨烯改性橡胶材料，以解决现有橡胶阻燃性及其他力学性能差等问题。本发明的阻燃石墨烯改性橡胶材料阻燃效果好，抗冲击能力强，韧性强，是一种性能优的阻燃石墨烯改性橡胶材料，可广泛应用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品，具有显著的经济和社会效益。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种阻燃石墨烯改性橡胶材料，以重量份为单位，包括以下原料：丁基橡胶78-104份、环氧化天然橡胶49-62份、石墨烯44-64份、聚碳酸酯23-35份、PBT树脂18-22份、丙三醇三甘油酸酯18-26份、丙烯酸硬脂酸酯12-15份、马来酸酐接枝16-23份、氢氧化镁4-6份、膨润土7-10份、麦饭石粉5-9份、十六烷基磺酸钙4-8份、二乙基二硫代氨基甲酸锌5-12份、氯化聚乙烯12-16份、异戊二烯12-16份、石蜡14-23份、尼龙66纤维9-15份、二甲基硅油8-13份、碳纤维7-12份、聚酰胺纤维4-6份、羧乙基纤维素5-9份、表面活性剂0.6-1.2份、引发剂0.4-0.6份、扩链剂0.6-0.8份、交联剂0.3-0.5份、脱气剂0.3-0.4份、流平剂0.4-0.7份、催化剂0.2-0.4份、促进剂0.2-0.3份、增塑剂0.3-0.5份、分散剂0.2-0.4份、增粘剂0.3-0.4份、固化剂0.7-1.1份、抗菌剂0.6-1.2份、抗氧剂0.4-0.6份、光稳定剂0.2-0.4份、热稳定剂0.1-0.2份、抗老剂0.6-1.2份、紫外线吸收剂0.4-0.6份、阻燃剂1.2-1.5份、抑烟剂0.5-0.8份；
所述分散剂为分散剂NC；
所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；
所述固化剂为环氧类树脂固化剂；
所述抗菌剂为碳酸锂；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述光稳定剂为光稳定剂770；
所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；
所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂;
所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯；
所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯48-65份、无苯环氧树脂20-34份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵18-25份、三季戊四醇12-22份、尿素10-16份、氧化铝7-12份、三氧化二锑9-12份、氧化锰5-9份、活性白土8-12份、渗透剂1.3-1.8份、增效剂0.8-1.2份；
所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡22-43份、氢氧化钼12-20份、膨润土10-16份、氧化铝6-12份、八钼酸铵4-7份、硬脂酸1.2-2份；
所述阻燃石墨烯改性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将石墨烯粉碎，过300-500目筛子，制得粉末，所得粉末在磁场强度为5830-6250GS，超声波功率为350-480W，温度为42-53℃，转速为200-300r/min下，搅拌22-36min，制得石墨烯能量粉末；
S2：向步骤S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性剂，在温度为63-74℃，转速为120-150r/min下活化0.9-1.4h，制得活化石墨烯能量粉末；
S3：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入丁基橡胶、环氧化天然橡胶、聚碳酸酯、PBT树脂、丙三醇三甘油酸酯、丙烯酸硬脂酸酯、马来酸酐接枝、氢氧化镁、膨润土、麦饭石粉、十六烷基磺酸钙、二乙基二硫代氨基甲酸锌、氯化聚乙烯、异戊二烯、石蜡、尼龙66纤维、二甲基硅油、碳纤维、聚酰胺纤维、羧乙基纤维素、引发剂、扩链剂、交联剂、脱气剂、流平剂、催化剂、促进剂、增塑剂、分散剂、增粘剂，在微波功率为188-259W，温度为132-135℃，转速为300-500r/min下搅拌2.5-4h，制得混合物Ⅰ；
S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中加入固化剂、抗菌剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、抗老剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、抑烟剂，在温度为68-73℃，转速为100-200r/min下搅拌1.3-1.5h，制得混合物Ⅱ；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
（a）将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、水240-300份加入微波反应器中，在搅拌转速为400-600r/min下搅拌6-10min，制得混合物A；
（b）向步骤a制得的混合物A中加入乙二醇乙醚醋酸酯、无苯环氧树脂、三季戊四醇、尿素、氧化铝、三氧化二锑、氧化锰、活性白土、渗透剂、增效剂，在搅拌转速为300-500r/min，微波功率为220-250W，温度为86-93℃下搅拌2-2.5h，制得混合物B；
（c）将步骤b制得的混合物B冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为3000-5000r/min下离心干燥至含水量≤3.4%，制得阻燃剂；
所述抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
（A）将三丁基氧化锡、氢氧化钼、膨润土、氧化铝、八钼酸铵、硬脂酸混合，在搅拌转速为200-400r/min，微波功率为200-250W，温度为106-118℃下搅拌1.3-1.8h，制得混合物C；
（B）将步骤A制得的混合物C冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为3000-5000r/min下离心干燥至含水量≤2.8%，制得抑烟剂；
S5：向步骤S4制得的混合物Ⅱ加入双螺杆挤出机中，在温度为224-235℃，转速为400-600r/min 的条件下熔融挤出，通过水槽拉条并在切粒机中造粒，制得阻燃石墨烯改性橡胶材料。
进一步地，所述表面活性剂为表面活性剂TRITONCF-10。
进一步地，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
进一步地，所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。
进一步地，所述交联剂为甲基丙烯酰胺。
进一步地，所述脱气剂为硬脂酸。
进一步地，所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷。
进一步地，所述催化剂为三（二甲氨基丙基）六氢三嗪。
进一步地，所述促进剂为无色钴。
进一步地，所述增塑剂为柠檬酸酯。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的阻燃石墨烯改性橡胶材料具有高阻燃性能和抑烟效果，在高温下不会释放有毒有害物质，避免对人体的二次伤害；
（2）本发明的阻燃石墨烯改性橡胶材料阻燃效果好，抗冲击能力强，韧性强，是一种性能优的阻燃石墨烯改性橡胶材料，制备成本低，可推广应用，有显著的经济和社会效益。
（3）本发明的阻燃石墨烯改性橡胶材料可广泛应用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品，阻燃效果好，无法燃烧及形成火焰，性能稳定可靠。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述阻燃石墨烯改性橡胶材料，以重量份为单位，包括以下原料：丁基橡胶78-104份、环氧化天然橡胶49-62份、石墨烯44-64份、聚碳酸酯23-35份、PBT树脂18-22份、丙三醇三甘油酸酯18-26份、丙烯酸硬脂酸酯12-15份、马来酸酐接枝16-23份、氢氧化镁4-6份、膨润土7-10份、麦饭石粉5-9份、十六烷基磺酸钙4-8份、二乙基二硫代氨基甲酸锌5-12份、氯化聚乙烯12-16份、异戊二烯12-16份、石蜡14-23份、尼龙66纤维9-15份、二甲基硅油8-13份、碳纤维7-12份、聚酰胺纤维4-6份、羧乙基纤维素5-9份、表面活性剂0.6-1.2份、引发剂0.4-0.6份、扩链剂0.6-0.8份、交联剂0.3-0.5份、脱气剂0.3-0.4份、流平剂0.4-0.7份、催化剂0.2-0.4份、促进剂0.2-0.3份、增塑剂0.3-0.5份、分散剂0.2-0.4份、增粘剂0.3-0.4份、固化剂0.7-1.1份、抗菌剂0.6-1.2份、抗氧剂0.4-0.6份、光稳定剂0.2-0.4份、热稳定剂0.1-0.2份、抗老剂0.6-1.2份、紫外线吸收剂0.4-0.6份、阻燃剂1.2-1.5份、抑烟剂0.5-0.8份；
所述表面活性剂为表面活性剂TRITONCF-10；
所述引发剂为过氧化二苯甲酰；
所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述交联剂为甲基丙烯酰胺；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述催化剂为三（二甲氨基丙基）六氢三嗪；
所述促进剂为无色钴；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述分散剂为分散剂NC；
所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；
所述固化剂为环氧类树脂固化剂；
所述抗菌剂为碳酸锂；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述光稳定剂为光稳定剂770；
所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；
所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂;
所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯；
所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯48-65份、无苯环氧树脂20-34份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵18-25份、三季戊四醇12-22份、尿素10-16份、氧化铝7-12份、三氧化二锑9-12份、氧化锰5-9份、活性白土8-12份、渗透剂1.3-1.8份、增效剂0.8-1.2份；
所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡22-43份、氢氧化钼12-20份、膨润土10-16份、氧化铝6-12份、八钼酸铵4-7份、硬脂酸1.2-2份；
所述阻燃石墨烯改性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将石墨烯粉碎，过300-500目筛子，制得粉末，所得粉末在磁场强度为5830-6250GS，超声波功率为350-480W，温度为42-53℃，转速为200-300r/min下，搅拌22-36min，制得石墨烯能量粉末；
S2：向步骤S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性剂，在温度为63-74℃，转速为120-150r/min下活化0.9-1.4h，制得活化石墨烯能量粉末；
S3：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入丁基橡胶、环氧化天然橡胶、聚碳酸酯、PBT树脂、丙三醇三甘油酸酯、丙烯酸硬脂酸酯、马来酸酐接枝、氢氧化镁、膨润土、麦饭石粉、十六烷基磺酸钙、二乙基二硫代氨基甲酸锌、氯化聚乙烯、异戊二烯、石蜡、尼龙66纤维、二甲基硅油、碳纤维、聚酰胺纤维、羧乙基纤维素、引发剂、扩链剂、交联剂、脱气剂、流平剂、催化剂、促进剂、增塑剂、分散剂、增粘剂，在微波功率为188-259W，温度为132-135℃，转速为300-500r/min下搅拌2.5-4h，制得混合物Ⅰ；
S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中加入固化剂、抗菌剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、抗老剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、抑烟剂，在温度为68-73℃，转速为100-200r/min下搅拌1.3-1.5h，制得混合物Ⅱ；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
（a）将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、水240-300份加入微波反应器中，在搅拌转速为400-600r/min下搅拌6-10min，制得混合物A；
（b）向步骤a制得的混合物A中加入乙二醇乙醚醋酸酯、无苯环氧树脂、三季戊四醇、尿素、氧化铝、三氧化二锑、氧化锰、活性白土、渗透剂、增效剂，在搅拌转速为300-500r/min，微波功率为220-250W，温度为86-93℃下搅拌2-2.5h，制得混合物B；
（c）将步骤b制得的混合物B冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为3000-5000r/min下离心干燥至含水量≤3.4%，制得阻燃剂；
所述抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
（A）将三丁基氧化锡、氢氧化钼、膨润土、氧化铝、八钼酸铵、硬脂酸混合，在搅拌转速为200-400r/min，微波功率为200-250W，温度为106-118℃下搅拌1.3-1.8h，制得混合物C；
（B）将步骤A制得的混合物C冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为3000-5000r/min下离心干燥至含水量≤2.8%，制得抑烟剂；
S5：向步骤S4制得的混合物Ⅱ加入双螺杆挤出机中，在温度为224-235℃，转速为400-600r/min 的条件下熔融挤出，通过水槽拉条并在切粒机中造粒，制得阻燃石墨烯改性橡胶材料。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种阻燃石墨烯改性橡胶材料，以重量份为单位，包括以下原料：丁基橡胶76-104份、环氧化天然橡胶55份、石墨烯52份、聚碳酸酯30份、PBT树脂20份、丙三醇三甘油酸酯22份、丙烯酸硬脂酸酯14份、马来酸酐接枝20份、氢氧化镁5份、膨润土8份、麦饭石粉7份、十六烷基磺酸钙6份、二乙基二硫代氨基甲酸锌8份、氯化聚乙烯14份、异戊二烯14份、石蜡18份、尼龙66纤维12份、二甲基硅油12份、碳纤维10份、聚酰胺纤维5份、羧乙基纤维素7份、表面活性剂0.9份、引发剂0.5份、扩链剂0.7份、交联剂0.4份、脱气剂0.3份、流平剂0.6份、催化剂0.3份、促进剂0.2份、增塑剂0.4份、分散剂0.3份、增粘剂0.3份、固化剂0.9份、抗菌剂0.8份、抗氧剂0.5份、光稳定剂0.3份、热稳定剂0.1份、抗老剂0.9份、紫外线吸收剂0.5份、阻燃剂1.4份、抑烟剂0.7份；
所述表面活性剂为表面活性剂TRITONCF-10；
所述引发剂为过氧化二苯甲酰；
所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述交联剂为甲基丙烯酰胺；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述催化剂为三（二甲氨基丙基）六氢三嗪；
所述促进剂为无色钴；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述分散剂为分散剂NC；
所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；
所述固化剂为环氧类树脂固化剂；
所述抗菌剂为碳酸锂；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述光稳定剂为光稳定剂770；
所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；
所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂;
所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯；
所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯56份、无苯环氧树脂26份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵22份、三季戊四醇18份、尿素14份、氧化铝10份、三氧化二锑10份、氧化锰7份、活性白土10份、渗透剂1.6份、增效剂1份；
所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡32份、氢氧化钼16份、膨润土14份、氧化铝8份、八钼酸铵6份、硬脂酸1.6份；
所述阻燃石墨烯改性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将石墨烯粉碎，过400目筛子，制得粉末，所得粉末在磁场强度为6000GS，超声波功率为420W，温度为46℃，转速为260r/min下，搅拌30min，制得石墨烯能量粉末；
S2：向步骤S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性剂，在温度为67℃，转速为140r/min下活化1.2h，制得活化石墨烯能量粉末；
S3：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入丁基橡胶、环氧化天然橡胶、聚碳酸酯、PBT树脂、丙三醇三甘油酸酯、丙烯酸硬脂酸酯、马来酸酐接枝、氢氧化镁、膨润土、麦饭石粉、十六烷基磺酸钙、二乙基二硫代氨基甲酸锌、氯化聚乙烯、异戊二烯、石蜡、尼龙66纤维、二甲基硅油、碳纤维、聚酰胺纤维、羧乙基纤维素、引发剂、扩链剂、交联剂、脱气剂、流平剂、催化剂、促进剂、增塑剂、分散剂、增粘剂，在微波功率为230W，温度为132℃，转速为400r/min下搅拌3h，制得混合物Ⅰ；
S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中加入固化剂、抗菌剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、抗老剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、抑烟剂，在温度为70℃，转速为150r/min下搅拌1.5 h，制得混合物Ⅱ；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
（a）将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、水280份加入微波反应器中，在搅拌转速为500r/min下搅拌8min，制得混合物A；
（b）向步骤a制得的混合物A中加入乙二醇乙醚醋酸酯、无苯环氧树脂、三季戊四醇、尿素、氧化铝、三氧化二锑、氧化锰、活性白土、渗透剂、增效剂，在搅拌转速为400r/min，微波功率为240W，温度为90℃下搅拌2.3h，制得混合物B；
（c）将步骤b制得的混合物B冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为4000r/min下离心干燥至含水量为3.4%，制得阻燃剂；
所述抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
（A）将三丁基氧化锡、氢氧化钼、膨润土、氧化铝、八钼酸铵、硬脂酸混合，在搅拌转速为300r/min，微波功率为220W，温度为112℃下搅拌1.5h，制得混合物C；
（B）将步骤A制得的混合物C冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为4000r/min下离心干燥至含水量为2.8%，制得抑烟剂；
S5：向步骤S4制得的混合物Ⅱ加入双螺杆挤出机中，在温度为232℃，转速为500r/min的条件下熔融挤出，通过水槽拉条并在切粒机中造粒，制得阻燃石墨烯改性橡胶材料。
实施例2
一种阻燃石墨烯改性橡胶材料，以重量份为单位，包括以下原料：丁基橡胶78份、环氧化天然橡胶49份、石墨烯44份、聚碳酸酯23份、PBT树脂18份、丙三醇三甘油酸酯18份、丙烯酸硬脂酸酯12份、马来酸酐接枝16份、氢氧化镁4份、膨润土7份、麦饭石粉5份、十六烷基磺酸钙4份、二乙基二硫代氨基甲酸锌5份、氯化聚乙烯12份、异戊二烯12份、石蜡14份、尼龙66纤维9份、二甲基硅油8份、碳纤维7份、聚酰胺纤维4份、羧乙基纤维素5份、表面活性剂0.6份、引发剂0.4份、扩链剂0.6份、交联剂0.3份、脱气剂0.3份、流平剂0.4份、催化剂0.2份、促进剂0.2份、增塑剂0.3份、分散剂0.2份、增粘剂0.3份、固化剂0.7份、抗菌剂0.6份、抗氧剂0.4份、光稳定剂0.2份、热稳定剂0.1份、抗老剂0.6份、紫外线吸收剂0.4份、阻燃剂1.2份、抑烟剂0.5份；
所述表面活性剂为表面活性剂TRITONCF-10；
所述引发剂为过氧化二苯甲酰；
所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述交联剂为甲基丙烯酰胺；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述催化剂为三（二甲氨基丙基）六氢三嗪；
所述促进剂为无色钴；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述分散剂为分散剂NC；
所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；
所述固化剂为环氧类树脂固化剂；
所述抗菌剂为碳酸锂；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述光稳定剂为光稳定剂770；
所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；
所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂;
所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯；
所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯48份、无苯环氧树脂20份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵18份、三季戊四醇12份、尿素10份、氧化铝7份、三氧化二锑9份、氧化锰5份、活性白土8份、渗透剂1.3份、增效剂0.8份；
所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡22份、氢氧化钼12份、膨润土10份、氧化铝6份、八钼酸铵4份、硬脂酸1.2份；
所述阻燃石墨烯改性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将石墨烯粉碎，过300目筛子，制得粉末，所得粉末在磁场强度为5830GS，超声波功率为350W，温度为42℃，转速为200r/min下，搅拌36min，制得石墨烯能量粉末；
S2：向步骤S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性剂，在温度为63℃，转速为120r/min下活化1.4h，制得活化石墨烯能量粉末；
S3：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入丁基橡胶、环氧化天然橡胶、聚碳酸酯、PBT树脂、丙三醇三甘油酸酯、丙烯酸硬脂酸酯、马来酸酐接枝、氢氧化镁、膨润土、麦饭石粉、十六烷基磺酸钙、二乙基二硫代氨基甲酸锌、氯化聚乙烯、异戊二烯、石蜡、尼龙66纤维、二甲基硅油、碳纤维、聚酰胺纤维、羧乙基纤维素、引发剂、扩链剂、交联剂、脱气剂、流平剂、催化剂、促进剂、增塑剂、分散剂、增粘剂，在微波功率为188W，温度为132℃，转速为300r/min下搅拌4h，制得混合物Ⅰ；
S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中加入固化剂、抗菌剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、抗老剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、抑烟剂，在温度为68℃，转速为100r/min下搅拌1.5 h，制得混合物Ⅱ；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
（a）将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、水240份加入微波反应器中，在搅拌转速为400r/min下搅拌10min，制得混合物A；
（b）向步骤a制得的混合物A中加入乙二醇乙醚醋酸酯、无苯环氧树脂、三季戊四醇、尿素、氧化铝、三氧化二锑、氧化锰、活性白土、渗透剂、增效剂，在搅拌转速为300r/min，微波功率为220W，温度为86℃下搅拌2.5h，制得混合物B；
（c）将步骤b制得的混合物B冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为3000r/min下离心干燥至含水量为3.2%，制得阻燃剂；
所述抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
（A）将三丁基氧化锡、氢氧化钼、膨润土、氧化铝、八钼酸铵、硬脂酸混合，在搅拌转速为200r/min，微波功率为200W，温度为106℃下搅拌1.8h，制得混合物C；
（B）将步骤A制得的混合物C冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为3000r/min下离心干燥至含水量为2.3%，制得抑烟剂；
S5：向步骤S4制得的混合物Ⅱ加入双螺杆挤出机中，在温度为224℃，转速为400r/min的条件下熔融挤出，通过水槽拉条并在切粒机中造粒，制得阻燃石墨烯改性橡胶材料。
实施例3
一种阻燃石墨烯改性橡胶材料，以重量份为单位，包括以下原料：丁基橡胶104份、环氧化天然橡胶62份、石墨烯64份、聚碳酸酯35份、PBT树脂22份、丙三醇三甘油酸酯26份、丙烯酸硬脂酸酯15份、马来酸酐接枝23份、氢氧化镁6份、膨润土10份、麦饭石粉9份、十六烷基磺酸钙8份、二乙基二硫代氨基甲酸锌12份、氯化聚乙烯16份、异戊二烯16份、石蜡23份、尼龙66纤维15份、二甲基硅油13份、碳纤维12份、聚酰胺纤维6份、羧乙基纤维素9份、表面活性剂1.2份、引发剂0.6份、扩链剂0.8份、交联剂0.5份、脱气剂0.4份、流平剂0.7份、催化剂0.4份、促进剂0.3份、增塑剂0.5份、分散剂0.4份、增粘剂0.4份、固化剂1.1份、抗菌剂1.2份、抗氧剂0.6份、光稳定剂0.4份、热稳定剂0.2份、抗老剂1.2份、紫外线吸收剂0.6份、阻燃剂1.5份、抑烟剂0.8份；
所述表面活性剂为表面活性剂TRITONCF-10；
所述引发剂为过氧化二苯甲酰；
所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述交联剂为甲基丙烯酰胺；
所述脱气剂为硬脂酸；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷；
所述催化剂为三（二甲氨基丙基）六氢三嗪；
所述促进剂为无色钴；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述分散剂为分散剂NC；
所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；
所述固化剂为环氧类树脂固化剂；
所述抗菌剂为碳酸锂；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述光稳定剂为光稳定剂770；
所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；
所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂;
所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯；
所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯65份、无苯环氧树脂34份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵25份、三季戊四醇22份、尿素16份、氧化铝12份、三氧化二锑12份、氧化锰9份、活性白土12份、渗透剂1.8份、增效剂1.2份；
所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡43份、氢氧化钼20份、膨润土16份、氧化铝12份、八钼酸铵7份、硬脂酸2份；
所述阻燃石墨烯改性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将石墨烯粉碎，过500目筛子，制得粉末，所得粉末在磁场强度为6250GS，超声波功率为480W，温度为53℃，转速为300r/min下，搅拌22min，制得石墨烯能量粉末；
S2：向步骤S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性剂，在温度为74℃，转速为150r/min下活化0.9h，制得活化石墨烯能量粉末；
S3：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入丁基橡胶、环氧化天然橡胶、聚碳酸酯、PBT树脂、丙三醇三甘油酸酯、丙烯酸硬脂酸酯、马来酸酐接枝、氢氧化镁、膨润土、麦饭石粉、十六烷基磺酸钙、二乙基二硫代氨基甲酸锌、氯化聚乙烯、异戊二烯、石蜡、尼龙66纤维、二甲基硅油、碳纤维、聚酰胺纤维、羧乙基纤维素、引发剂、扩链剂、交联剂、脱气剂、流平剂、催化剂、促进剂、增塑剂、分散剂、增粘剂，在微波功率为259W，温度为135℃，转速为500r/min下搅拌2.5h，制得混合物Ⅰ；
S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中加入固化剂、抗菌剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、抗老剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、抑烟剂，在温度为73℃，转速为200r/min下搅拌1.3 h，制得混合物Ⅱ；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
（a）将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、水300份加入微波反应器中，在搅拌转速为600r/min下搅拌6min，制得混合物A；
（b）向步骤a制得的混合物A中加入乙二醇乙醚醋酸酯、无苯环氧树脂、三季戊四醇、尿素、氧化铝、三氧化二锑、氧化锰、活性白土、渗透剂、增效剂，在搅拌转速为500r/min，微波功率为250W，温度为93℃下搅拌2h，制得混合物B；
（c）将步骤b制得的混合物B冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为5000r/min下离心干燥至含水量为3.2%，制得阻燃剂；
所述抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
（A）将三丁基氧化锡、氢氧化钼、膨润土、氧化铝、八钼酸铵、硬脂酸混合，在搅拌转速为400r/min，微波功率为250W，温度为118℃下搅拌1.3h，制得混合物C；
（B）将步骤A制得的混合物C冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为5000r/min下离心干燥至含水量为2.2%，制得抑烟剂；
S5：向步骤S4制得的混合物Ⅱ加入双螺杆挤出机中，在温度为235℃，转速为600r/min的条件下熔融挤出，通过水槽拉条并在切粒机中造粒，制得阻燃石墨烯改性橡胶材料。
本实施例1-3制备的阻燃石墨烯改性橡胶材料经检测，其性能如下表所示：
由上表可知，本发明的阻燃石墨烯改性橡胶材料阻燃效果好，抗冲击能力强，韧性强，是一种性能优的阻燃石墨烯改性橡胶材料，可推广应用，有显著的经济和社会效益。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：丁基橡胶78-104份、环氧化天然橡胶49-62份、石墨烯44-64份、聚碳酸酯23-35份、PBT树脂18-22份、丙三醇三甘油酸酯18-26份、丙烯酸硬脂酸酯12-15份、马来酸酐接枝16-23份、氢氧化镁4-6份、膨润土7-10份、麦饭石粉5-9份、十六烷基磺酸钙4-8份、二乙基二硫代氨基甲酸锌5-12份、氯化聚乙烯12-16份、异戊二烯12-16份、石蜡14-23份、尼龙66纤维9-15份、二甲基硅油8-13份、碳纤维7-12份、聚酰胺纤维4-6份、羧乙基纤维素5-9份、表面活性剂0.6-1.2份、引发剂0.4-0.6份、扩链剂0.6-0.8份、交联剂0.3-0.5份、脱气剂0.3-0.4份、流平剂0.4-0.7份、催化剂0.2-0.4份、促进剂0.2-0.3份、增塑剂0.3-0.5份、分散剂0.2-0.4份、增粘剂0.3-0.4份、固化剂0.7-1.1份、抗菌剂0.6-1.2份、抗氧剂0.4-0.6份、光稳定剂0.2-0.4份、热稳定剂0.1-0.2份、抗老剂0.6-1.2份、紫外线吸收剂0.4-0.6份、阻燃剂1.2-1.5份、抑烟剂0.5-0.8份；
所述分散剂为分散剂NC；
所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；
所述固化剂为环氧类树脂固化剂；
所述抗菌剂为碳酸锂；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述光稳定剂为光稳定剂770；
所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；
所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂;
所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯；
所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯48-65份、无苯环氧树脂20-34份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵18-25份、三季戊四醇12-22份、尿素10-16份、氧化铝7-12份、三氧化二锑9-12份、氧化锰5-9份、活性白土8-12份、渗透剂1.3-1.8份、增效剂0.8-1.2份；
所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡22-43份、氢氧化钼12-20份、膨润土10-16份、氧化铝6-12份、八钼酸铵4-7份、硬脂酸1.2-2份；
所述阻燃石墨烯改性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将石墨烯粉碎，过300-500目筛子，制得粉末，所得粉末在磁场强度为5830-6250GS，超声波功率为350-480W，温度为42-53℃，转速为200-300r/min下，搅拌22-36min，制得石墨烯能量粉末；
S2：向步骤S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性剂，在温度为63-74℃，转速为120-150r/min下活化0.9-1.4h，制得活化石墨烯能量粉末；
S3：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入丁基橡胶、环氧化天然橡胶、聚碳酸酯、PBT树脂、丙三醇三甘油酸酯、丙烯酸硬脂酸酯、马来酸酐接枝、氢氧化镁、膨润土、麦饭石粉、十六烷基磺酸钙、二乙基二硫代氨基甲酸锌、氯化聚乙烯、异戊二烯、石蜡、尼龙66纤维、二甲基硅油、碳纤维、聚酰胺纤维、羧乙基纤维素、引发剂、扩链剂、交联剂、脱气剂、流平剂、催化剂、促进剂、增塑剂、分散剂、增粘剂，在微波功率为188-259W，温度为132-135℃，转速为300-500r/min下搅拌2.5-4h，制得混合物Ⅰ；
S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中加入固化剂、抗菌剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、抗老剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、抑烟剂，在温度为68-73℃，转速为100-200r/min下搅拌1.3-1.5h，制得混合物Ⅱ；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
（a）将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、水240-300份加入微波反应器中，在搅拌转速为400-600r/min下搅拌6-10min，制得混合物A；
（b）向步骤a制得的混合物A中加入乙二醇乙醚醋酸酯、无苯环氧树脂、三季戊四醇、尿素、氧化铝、三氧化二锑、氧化锰、活性白土、渗透剂、增效剂，在搅拌转速为300-500r/min，微波功率为220-250W，温度为86-93℃下搅拌2-2.5h，制得混合物B；
（c）将步骤b制得的混合物B冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为3000-5000r/min下离心干燥至含水量≤3.4%，制得阻燃剂；
所述抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：
（A）将三丁基氧化锡、氢氧化钼、膨润土、氧化铝、八钼酸铵、硬脂酸混合，在搅拌转速为200-400r/min，微波功率为200-250W，温度为106-118℃下搅拌1.3-1.8h，制得混合物C；
（B）将步骤A制得的混合物C冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为3000-5000r/min下离心干燥至含水量≤2.8%，制得抑烟剂；
S5：向步骤S4制得的混合物Ⅱ加入双螺杆挤出机中，在温度为224-235℃，转速为400-600r/min 的条件下熔融挤出，通过水槽拉条并在切粒机中造粒，制得阻燃石墨烯改性橡胶材料。
2.根据权利要求1所述的阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，所述表面活性剂为表面活性剂TRITONCF-10。
3.根据权利要求1所述的阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
4.根据权利要求1所述的阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，所述扩链剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，所述交联剂为甲基丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，所述脱气剂为硬脂酸。
7.根据权利要求1所述的阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷。
8.根据权利要求1所述的阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，所述催化剂为三（二甲氨基丙基）六氢三嗪。
9.根据权利要求1所述的阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，所述促进剂为无色钴。
10.根据权利要求1所述的阻燃石墨烯改性橡胶材料，其特征在于，所述增塑剂为柠檬酸酯。
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