CN110655693A - 橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种橡胶复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。该橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：S1，将碳纳米管分散液与胶乳混合均匀，得到碳纳米管‑胶乳混合液；S2，将炭黑用高纯水浸润后，加入到碳纳米管‑胶乳混合液中，持续搅拌至材料固化，得到碳黑‑碳纳米管‑橡胶；S3，将碳黑‑碳纳米管‑橡胶在双辊开炼机上反复薄通；S4，将薄通后的碳黑‑碳纳米管‑橡胶干燥，得到炭黑‑碳纳米管‑橡胶复合材料。本发明实现了碳纳米管、炭黑在橡胶中的均匀分散，且制备过程无废液产生，微波干燥效率高，减少了温度‑时间对生胶性能的影响。

Description

橡胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种复合材料领域的技术，具体是一种橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
橡胶作为重要的工业原料和战略资源，其来源主要有天然胶乳及工业合成。胶乳经破乳、干燥后所得干胶质量影响其性能。虽然通过调整配方中补强填料及其他功能填料，尤其是碳纳米管材料与橡胶的配比可以达到高机械强度和使用寿命的实用性，但是，由于填料尺寸小、且存在自团聚现象，在橡胶中很难实现均匀分散，因此，实现填料在橡胶中均匀分散、均匀快速干燥胶乳成为提高橡胶制品性能的关键。
中国发明专利申请CN201910278854.9-高分散性碳纳米管基橡胶复合材料的制备，利用超声的方式将碳纳米管与水溶性高分子在水中分散均匀，然后与橡胶胶乳搅拌均匀后利用CaCl2破乳，烘干后与其他填料共混，得到橡胶复合材料。该方法虽然能够有效解决碳纳米管分散性问题，但是并未改善填料在橡胶中的分散情况。且橡胶破乳需要添加CaCl2试剂，破乳所产生的废水中含有CaCl2，增加了环保压力。
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明由此而来。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种橡胶复合材料及其制备方法，实现了碳纳米管、炭黑在橡胶中的均匀分散，且制备过程无废液产生，微波干燥效率高，减少了温度-时间对生胶性能的影响。
本发明涉及一种橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1，将碳纳米管分散液与胶乳混合均匀，得到碳纳米管-胶乳混合液；
S2，将炭黑用高纯水浸润后，加入到碳纳米管-胶乳混合液中，持续搅拌至材料固化，得到碳黑-碳纳米管-橡胶；
S3，将碳黑-碳纳米管-橡胶在双辊开炼机上反复薄通；
S4，将薄通后的碳黑-碳纳米管-橡胶干燥，得到炭黑-碳纳米管-橡胶复合材料。
优选的，碳纳米管分散液的碳纳米管直径在50-200纳米，长度为1-20微米。
优选的，胶乳包含但不限于天然胶乳、合成胶乳、人造胶乳等其中的一种或几种。
优选的，碳纳米管-胶乳混合液中碳纳米管与干胶的重量比为1-20：100。
优选的，炭黑用高纯水浸润，炭黑与高纯水的重量比为1：0.2-3。
优选的，炭黑-碳纳米管-橡胶复合材料中炭黑与橡胶干胶重量比为10-70：100。
优选地，所述干燥采用微波干燥，微波干燥频率为2450MHz。
本发明涉及一种橡胶复合材料，采用上述方法制备得到。
技术效果
与现有技术相比，本发明制备方法简单，无废液产生、微波干燥效率高，减少了温度-时间对生胶性能的影响；制备的炭黑-碳纳米管-橡胶复合材料中碳纳米管、炭黑均无团聚，实现了碳纳米管、炭黑在橡胶中的均匀分散。
附图说明
图1a为实施例1制备得到的炭黑-碳纳米管-橡胶复合材料的SEM照片；
图1b为实施例1制备得到的炭黑-碳纳米管-橡胶复合材料的SEM照片；
图2为实施例2制备得到的炭黑-碳纳米管-橡胶复合材料的SEM照片。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例涉及一种橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1，称取96g碳纳米管浆料(碳纳米管含量12.5％)加入到250g天然胶乳(干胶含量60％)，边加边缓慢搅拌直至碳纳米管浆料全部加入到天然胶乳中，继续搅拌半个小时，使二者混合均匀；
S2，将75g炭黑N220用75g水进行表面浸润，然后将浸润过的N220加入碳纳米管-胶乳混合液，然后搅拌，直至炭黑、碳纳米管、橡胶、水形成一个整体；
S3，利用开炼机，将碳黑-碳纳米管-橡胶薄通，并挤出多余的水分；
S4，将薄通后的碳黑-碳纳米管-橡胶在2450MHz频率下进行微波干燥，得到橡胶复合材料。
利用扫描电子显微镜对制备得到的橡胶复合材料进行分析，得到如图1a和图1b所示SEM照片，可以看到碳纳米管均匀分散在橡胶中，无团聚现象。
实施例2
本实施例涉及一种橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1，称取100g碳纳米管浆料(碳纳米管含量12.5％)加入到250g天然胶乳(干胶含量60％)，边加边缓慢搅拌直至碳纳米管浆料全部加入到天然胶乳中，继续搅拌半个小时，使二者混合均匀；
S2，将60g炭黑N770用30g水进行表面浸润，然后将浸润过的N770加入碳纳米管-胶乳混合液，然后搅拌，直至炭黑、碳纳米管、橡胶、水形成一个整体；
S3，利用开炼机，将碳黑-碳纳米管-橡胶薄通，并挤出多余的水分；
S4，将薄通后的碳黑-碳纳米管-橡胶在2450MHz频率下进行微波干燥，得到橡胶复合材料。
利用扫描电子显微镜对制备得到的橡胶复合材料进行分析，得到SEM照片，如图2所示，可以看到碳纳米管均匀分散在橡胶中，无团聚现象。将实施例2所得橡胶复合材料，按100份干胶计，向其中加入5份氧化锌，2份硬脂酸，3份硫磺，助催化剂、防老剂等进行混炼、硫化后测试力学性能，发现100％定伸提高1/3。与直接添加碳纳米管干粉的混炼胶相比，达到相同力学性能时可少用10％-15％wt的炭黑用量。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将碳纳米管分散液与胶乳混合均匀，得到碳纳米管-胶乳混合液；
S2，将炭黑用高纯水浸润后，加入到碳纳米管-胶乳混合液中，持续搅拌至材料固化，得到碳黑-碳纳米管-橡胶；
S3，将碳黑-碳纳米管-橡胶在双辊开炼机上反复薄通；
S4，将薄通后的碳黑-碳纳米管-橡胶干燥，得到炭黑-碳纳米管-橡胶复合材料。
2.根据权利要求1所述橡胶复合材料的制备方法，其特征是，所述碳纳米管分散液的碳纳米管直径在50-200纳米，长度为1-20微米。
3.根据权利要求1所述橡胶复合材料的制备方法，其特征是，所述胶乳包括天然胶乳、合成胶乳、人造胶乳中的至少一种。
4.根据权利要求1所述橡胶复合材料的制备方法，其特征是，所述碳纳米管-胶乳混合液中碳纳米管与干胶的重量比为1-20：100。
5.根据权利要求1所述橡胶复合材料的制备方法，其特征是，所述炭黑用高纯水浸润，炭黑与高纯水的重量比为1：0.2-3。
6.根据权利要求1所述橡胶复合材料的制备方法，其特征是所述，所述炭黑-碳纳米管-橡胶复合材料中炭黑与橡胶干胶重量比为10-70：100。
7.根据权利要求1所述橡胶复合材料的制备方法，其特征是所述，所述干燥采用微波干燥，微波干燥频率为2450MHz。
8.一种橡胶复合材料，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述方法制备得到。
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