CN109627513A - 高耐磨高阻隔导热橡胶、其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐磨高阻隔导热橡胶及其制备方法。所述制备方法包括：将水性丁苯橡胶和/或天然乳胶与磺化石墨烯的水分散液均匀混合，并在60～130℃恒温烘干，之后塑炼0.5～2h，获得目标产物。优选的，所述磺化石墨烯的径向尺寸为0.05μm～100μm，厚度为0.5nm～20nm，其中磺酸基的含量以碳硫的摩尔比表示为12∶1～3∶1。本发明的高耐磨高阻隔导热橡胶具有优异的耐磨性能、气体阻隔性能和高热导率，可广泛用于密封材料、轮胎及导热橡胶等领域，且其制备工艺简单，易于实施和调控，工艺条件温和，原料来源广泛，便于规模化生产。

Description

高耐磨高阻隔导热橡胶、其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种橡胶，特别涉及一种高耐磨高阻隔导热橡胶、其制备方法与应用。
背景技术
橡胶作为一种重要的工业材料，已经被广泛应用于交通工具、工业设备、医疗器械、建筑等领域。但鉴于传统橡胶，例如天然橡胶存在物理、机械性能较差等缺点，同时由于工业的飞速发展，对橡胶材料的性能要求也越来越高。为此，人们发展了多种对橡胶进行物理、化学改性的方法，以提升橡胶材料的性能。
目前常用的一种改性方法是通过在橡胶内添加填料(如炭黑、二氧化硅等)来提高其性能。近年来，石墨烯和碳纳米管(CNTs)等纳米碳材料也因其优良特性成为橡胶增强改性的又一重要填料。
例如，CN1663991A采用喷雾干燥法制备了含有CNTs的改性粉末天然橡胶，其力学性能较传统粉末橡胶有显著提高，但其导热性能等并无明显改善。又例如，CN103923359A采用将化学还原的改性石墨烯与天然胶乳混合、干燥及硫化的方式，制得了一种导电石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，但其耐磨性能、导热性能、气体阻隔性能等并不理想。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种高耐磨高阻隔导热橡胶、其制备方法与应用。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
在一些实施例中提供了一种高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法，其包括：将水性丁苯橡胶和/或天然乳胶与磺化石墨烯的水分散液均匀混合，并在60～130℃恒温烘干，之后塑炼0.5～2h，获得目标产物。
较为优选的，所述磺化石墨烯的径向尺寸为0.05μm～100μm，厚度为0.5nm～20nm。
较为优选的，所述磺化石墨烯中磺酸基的含量以碳硫的摩尔比表示为12∶1～3∶1。
在一些较为具体的实施例中，所述制备方法可以包括：将质量比为80～99.9∶0.1～20的水性丁苯橡胶和/或天然乳胶溶液与磺化石墨烯的水分散液均匀混合后烘干、塑炼。
优选的，所述水性丁苯橡胶和/或天然乳胶溶液与磺化石墨烯的水分散液的质量比为1％～30％。
较为优选的，所述磺化石墨烯的水分散液的浓度为1wt％～20wt％，优选为1％～10％。
较为优选的，所述水性丁苯橡胶和/或天然乳胶溶液的浓度为30wt％～70wt％，优选为1％～10％。
进一步的，所述制备方法还可包括：将所述目标产物与助剂混炼，所述助剂包括促进剂和/或防老剂。
显然的，所述助剂还可包括其它业界所知的辅助材料，例如抗氧剂、增粘剂等等。
在一些实施例中还提供了由所述方法制备的高耐磨高阻隔导热橡胶。
在一些实施例中还提供了一种组合材料，其包含所述的高耐磨高阻隔导热橡胶。
所述的组合材料可以是密封材料、弹性材料等，其可以所述高耐磨高阻隔导热橡胶作为基础组分，并添加其它辅助材料而形成，或者，也可以采用所述高耐磨高阻隔导热橡胶作为辅助材料与基础组分配合形成。
在一些实施例中提供了一种装置，其包含所述的高耐磨高阻隔导热橡胶或所述的组合材料。所述的装置可以是轮胎、密封件、各类弹性元件、导热元件等，但不限于此。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：
(1)提供的高耐磨高阻隔导热橡胶具有优异的耐磨性能、气体阻隔性能和高热导率，例如，与天然橡胶及丁苯橡胶相比，其热导率可以提升10％以上，进一步可以达到20～50％，对氧气的阻隔性可以提升10％以上，进一步可达到15～20％，耐磨性可以提高20％以上，进一步可达到30～50％。，可广泛用于密封材料、轮胎及导热橡胶等领域。
(2)提供的高耐磨高阻隔导热橡胶制备工艺简单，易于实施和调控，工艺条件温和，原料来源广泛，便于规模化生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如下实施例中述及的各种原料、例如天然乳胶、丁苯橡胶等均可以通过市场途径获取，其中一些原料，例如磺化石墨烯(其径向尺寸为0.05μm～100μm，厚度为0.5nm～20nm，其中磺酸基的含量以碳、硫的摩尔比表示为12∶1～3∶1)，也可依照本领域技术人员所知悉的合适方式自制(例如参阅CN103539105A等文献)，而涉及的各类测试设备，均可以选用业界所知悉和惯用的型号。
又及，在如下实施例之中所采用的各种原料及工艺条件均是较为典型的范例，但经过本案发明人大量试验验证，于上文所列出的其它原料及其它工艺条件也均是适用的，并也均可达成本发明所声称的技术效果。
实施例1：本实施例涉及的一种高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法包括：将浓度约30wt％的水性丁苯橡胶溶液与浓度约10wt％的磺化石墨烯的水分散液按照99.9∶0.1的质量比均匀混合，并在100℃恒温烘干，之后塑炼约1h，获得目标产物。
实施例2：本实施例涉及的一种高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法包括：将浓度约50wt％的天然乳胶溶液与浓度约1wt％的磺化石墨烯的水分散液按照80∶20的质量比均匀混合，并在约60℃恒温烘干，之后塑炼约1.5h，获得目标产物。
实施例3：本实施例涉及的一种高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法包括：将浓度约70wt％的水性丁苯橡胶溶液与浓度约20wt％的磺化石墨烯的水分散液(均匀分散体系，室温静置1h以上亦无明显沉降现象)按照85∶15的质量比均匀混合，并在约130℃恒温烘干，之后塑炼0.5h，获得目标产物。
实施例4：本实施例涉及的一种高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法包括：将浓度为40wt％的天然乳胶溶液与浓度约5wt％的磺化石墨烯的水分散液按照99.9∶0.1的质量比均匀混合，并在130℃恒温烘干，之后塑炼2h，获得目标产物。
对照例1：本对照例涉及的一种橡胶的制备方法包括：
取约115ml浓硫酸，2.5克硝酸钠和5g石墨粉(300目)在冰水浴中搅拌约30分钟。缓慢加入15g高锰酸钾，在20℃以下继续搅拌1小时。然后在98℃下搅拌15分钟，再加入700ml去离子水和50ml30％双氧水，离心并真空干燥得到氧化石墨。再将装有该氧化石墨粉末的坩埚放入通氮气的管式炉中升温到1050℃，30s后取出，获得改性的氧化石墨烯。
将该改性的氧化石墨烯分散于水，形成浓度约5mg/mL的分散液(室温静置5min即会有明显沉降现象)，在伴以持续搅拌的情况下迅速加入浓度约40wt％的天然乳胶溶液，且该氧化石墨烯分散液与该天然乳胶溶液的质量比约1∶99，之后在约130℃恒温烘干，再塑炼约1.5h，获得产物。
对照例2(空白对照组)：分别取与实施例1、2相同的水性丁苯橡胶、天然乳胶于60～130℃恒温热处理，之后塑炼0.5～2h，获得丁苯橡胶空白样品和天然乳胶空白样品。
样品表征与测试：
取实施例1-4所获产物及对照例1所获产物以透射电镜进行观察，可以看到，实施例1-4所获产物中，磺化石墨烯为片层状，并均匀分布于橡胶基体内，基本无团聚现象，且磺化石墨烯与橡胶之间无明显界面，表明其已经良好结合，而对照例1所获产物中，氧化石墨烯部分为片层状，但存在较为明显的团聚现象，橡胶基体内各区域氧化石墨烯分布密度差异较大，且氧化石墨烯与橡胶之间存在较为明晰的界面。
再将实施例1-4、对照例1所获产物及对照例2中的丁苯橡胶空白样品和天然乳胶空白样品分别加入开炼机，并加入促进剂DM，防老剂DNP混炼，最后加工成标准测试样条。
参考GB1689-1982，以阿克隆磨耗机对这些测试样条的耐磨性能进行测试。
参考DIN EN 12667，使用热流计法对这些测试样条的导热率进行测试。采用气体渗透仪对这些测试样条的气体阻隔性，特别是对于氧气的气体阻隔性进行测试。
实施例1-4及对照例1-2中的产物或样品测试的结果如下表1所示：
表1.
样品 耐磨性能提升 导热系数(W/m-k) 氧气阻隔率(％)
实施例1 20％ 0.20 93％
实施例2 25％ 0.21 95.5％
实施例3 30％ 0.23 99.5％
实施例4 20％ 0.20 95％
对照例1 15％ 0.21 92％
对照例2 20％ 0.20 85％
可以看到，实施例1-4及对照例1-2中的产物或样品都能在一定程度上起到耐磨性能、热导率及氧气阻隔率的提升，但实施例1-4中产物的耐磨性能、热导率及氧气阻隔率明显优于对照例1-2中的样品。
本发明的高耐磨高阻隔导热橡胶较之天然橡胶及丁苯橡胶，尤其在实施例3中，其热导率可以提升10％以上，进一步可以达到20～50％；尤其在实施例2-4中，对氧气的阻隔性可以提升10％以上，进一步可达到15～20％；尤其在实施例2-3中，耐磨性可以提高20％以上，进一步可达到30～50％。
本发明的高耐磨高阻隔导热橡胶较之采用氧化石墨烯等作为填料橡胶材料，尤其在实施例3中，其热导率可以提升20％以上，对氧气的阻隔性提升10％以上；同时，耐磨性可提高15％以上。
应当理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法，其特征在于包括：将水性丁苯橡胶和/或天然乳胶与磺化石墨烯的水分散液均匀混合，并在60～130℃恒温烘干，之后塑炼0.5～2h，获得目标产物。
2.根据权利要求1所述高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法，其特征在于：所述磺化石墨烯的径向尺寸为0.05μm～100μm，厚度为0.5nm～20nm。
3.根据权利要求1所述高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法，其特征在于：所述磺化石墨烯中磺酸基的含量以碳硫的摩尔比表示为12∶1～3∶1。
4.根据权利要求1所述高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法，其特征在于包括：将质量比为80～99.9∶0.1～20的水性丁苯橡胶和/或天然乳胶溶液与磺化石墨烯的水分散液均匀混合后烘干、塑炼。
5.根据权利要求1所述高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法，其特征在于所述磺化石墨烯的水分散液的浓度为1wt％～20wt％。
6.根据权利要求1所述高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法，其特征在于所述水性丁苯橡胶和/或天然乳胶溶液的浓度为30wt％～70wt％。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高耐磨高阻隔导热橡胶的制备方法，其特征在于包括：将所述目标产物与助剂混炼，所述助剂包括促进剂和/或防老剂。
8.由权利要求1-7中任一项所述方法制备的高耐磨高阻隔导热橡胶。
9.一种组合材料，其特征在于包含权利要求8所述的高耐磨高阻隔导热橡胶。
10.一种装置，其特征在于包含权利要求8所述的高耐磨高阻隔导热橡胶或权利要求9所述的组合材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114014660A (zh) * 2020-12-21 2022-02-08 哈尔滨电碳厂有限责任公司 一种添加磺化石墨烯高性能抗磨材料的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150299437A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 The Goodyear Tire & Rubber Company Preparation of rubber reinforced with graphene and carbon nanotubes and functionalized elastomers and tire with component
CN105968428A (zh) * 2016-05-16 2016-09-28 上海工程技术大学 一种含石墨烯/凹凸棒土复合物的天然橡胶及其制备方法
CN106188666A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 铜陵宏正网络科技有限公司 一种磺化石墨稀补强印刷胶辊的包覆胶胶料及其制备方法
CN107022124A (zh) * 2016-06-08 2017-08-08 南通强生安全防护科技股份有限公司 石墨烯‑胶乳功能性高强防护手套及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150299437A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 The Goodyear Tire & Rubber Company Preparation of rubber reinforced with graphene and carbon nanotubes and functionalized elastomers and tire with component
CN105968428A (zh) * 2016-05-16 2016-09-28 上海工程技术大学 一种含石墨烯/凹凸棒土复合物的天然橡胶及其制备方法
CN107022124A (zh) * 2016-06-08 2017-08-08 南通强生安全防护科技股份有限公司 石墨烯‑胶乳功能性高强防护手套及其制备方法
CN106188666A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 铜陵宏正网络科技有限公司 一种磺化石墨稀补强印刷胶辊的包覆胶胶料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈航等: "磺化石墨烯/天然橡胶复合材料的性能研究", 《高分子通报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114014660A (zh) * 2020-12-21 2022-02-08 哈尔滨电碳厂有限责任公司 一种添加磺化石墨烯高性能抗磨材料的制备方法

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