CN106633890A - 一种高韧性石墨烯改性橡胶材料 - Google Patents
一种高韧性石墨烯改性橡胶材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高韧性石墨烯改性橡胶材料,包括以下原料:硅橡胶、氟橡胶、石墨烯、EVA树脂、邻苯二甲酸二丁酯、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、高岭土、白云石粉、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、聚乙烯蜡、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、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
技术领域
本发明属于橡胶材料制备技术领域,具体涉及一种高韧性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高韧性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。本发明的高韧性石墨烯改性橡胶材料阻燃效果好,抗冲击能力强,韧性强,是一种性能优的高韧性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:
一种高韧性石墨烯改性橡胶材料,以重量份为单位,包括以下原料:硅橡胶79-102份、氟橡胶50-61份、石墨烯43-63份、EVA树脂24-34份、邻苯二甲酸二丁酯16-21份、丙三醇三甘油酸酯15-25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、高岭土7-10份、白云石粉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、聚乙烯蜡14-23份、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维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、高岭土10-16份、氧化铝6-12份、八钼酸铵4-7份、硬脂酸1.2-2份;
所述高韧性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硅橡胶、氟橡胶、EVA树脂、邻苯二甲酸二丁酯、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、高岭土、白云石粉、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、聚乙烯蜡、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、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209-254W,温度为125-134℃,转速为300-500r/min下搅拌3-4.2h,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64-75℃,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、高岭土、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,制得高韧性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)本发明的高韧性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)本发明的高韧性石墨烯改性橡胶材料阻燃效果好,抗冲击能力强,韧性强,是一种性能优的高韧性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)本发明的高韧性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,所述高韧性石墨烯改性橡胶材料,以重量份为单位,包括以下原料:硅橡胶79-102份、氟橡胶50-61份、石墨烯43-63份、EVA树脂24-34份、邻苯二甲酸二丁酯16-21份、丙三醇三甘油酸酯15-25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、高岭土7-10份、白云石粉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、聚乙烯蜡14-23份、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维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、高岭土10-16份、氧化铝6-12份、八钼酸铵4-7份、硬脂酸1.2-2份;
所述高韧性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硅橡胶、氟橡胶、EVA树脂、邻苯二甲酸二丁酯、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、高岭土、白云石粉、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、聚乙烯蜡、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、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209-254W,温度为125-134℃,转速为300-500r/min下搅拌3-4.2h,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64-75℃,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、高岭土、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,制得高韧性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
一种高韧性石墨烯改性橡胶材料,以重量份为单位,包括以下原料:硅橡胶76-104份、氟橡胶55份、石墨烯52份、EVA树脂30份、邻苯二甲酸二丁酯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、高岭土8份、白云石粉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、聚乙烯蜡18份、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维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、高岭土14份、氧化铝8份、八钼酸铵6份、硬脂酸1.6份;
所述高韧性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硅橡胶、氟橡胶、EVA树脂、邻苯二甲酸二丁酯、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、高岭土、白云石粉、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、聚乙烯蜡、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、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、高岭土、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,制得高韧性石墨烯改性橡胶材料。
实施例2
一种高韧性石墨烯改性橡胶材料,以重量份为单位,包括以下原料:硅橡胶79份、氟橡胶50份、石墨烯43份、EVA树脂24份、邻苯二甲酸二丁酯16份、丙三醇三甘油酸酯15份、丙烯酸硬脂酸酯12份、马来酸酐接枝16份、氢氧化镁4份、高岭土7份、白云石粉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、聚乙烯蜡14份、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维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、高岭土10份、氧化铝6份、八钼酸铵4份、硬脂酸1.2份;
所述高韧性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硅橡胶、氟橡胶、EVA树脂、邻苯二甲酸二丁酯、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、高岭土、白云石粉、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、聚乙烯蜡、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、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209W,温度为125℃,转速为300r/min下搅拌4.2h,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64℃,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、高岭土、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,制得高韧性石墨烯改性橡胶材料。
实施例3
一种高韧性石墨烯改性橡胶材料,以重量份为单位,包括以下原料:硅橡胶102份、氟橡胶61份、石墨烯63份、EVA树脂34份、邻苯二甲酸二丁酯21份、丙三醇三甘油酸酯25份、丙烯酸硬脂酸酯15份、马来酸酐接枝23份、氢氧化镁6份、高岭土10份、白云石粉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、聚乙烯蜡23份、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维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、高岭土16份、氧化铝12份、八钼酸铵7份、硬脂酸2份;
所述高韧性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硅橡胶、氟橡胶、EVA树脂、邻苯二甲酸二丁酯、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、高岭土、白云石粉、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、聚乙烯蜡、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、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254W,温度为134℃,转速为500r/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75℃,转速为200r/min下搅拌1.3h,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、高岭土、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,制得高韧性石墨烯改性橡胶材料。
本实施例1-3制备的高韧性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,本发明的高韧性石墨烯改性橡胶材料阻燃效果好,抗冲击能力强,韧性强,是一种性能优的高韧性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)
1.一种高韧性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:硅橡胶79-102份、氟橡胶50-61份、石墨烯43-63份、EVA树脂24-34份、邻苯二甲酸二丁酯16-21份、丙三醇三甘油酸酯15-25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、高岭土7-10份、白云石粉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、聚乙烯蜡14-23份、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维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、高岭土10-16份、氧化铝6-12份、八钼酸铵4-7份、硬脂酸1.2-2份;
所述高韧性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硅橡胶、氟橡胶、EVA树脂、邻苯二甲酸二丁酯、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、高岭土、白云石粉、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、聚乙烯蜡、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、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209-254W,温度为125-134℃,转速为300-500r/min下搅拌3-4.2h,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64-75℃,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、高岭土、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,制得高韧性石墨烯改性橡胶材料。
2.根据权利要求1所述的高韧性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所述的高韧性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所述的高韧性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所述的高韧性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所述的高韧性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所述的高韧性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所述的高韧性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所述的高韧性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所述的高韧性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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