CN111410779A - 一种氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法及吸水膨胀橡胶 - Google Patents

一种氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法及吸水膨胀橡胶 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，属于橡胶技术领域领域。本发明采用绿色的乳液复合法，首先制备了均匀分散的氧化石墨烯/橡胶母胶，再将其与吸水材料和其他橡胶助剂混合，最后硫化得到了高性能的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶。该方法实现了氧化石墨烯在橡胶中的均匀分散，充分发挥了GO二维大片层材料的优势，得到了力学性能和吸水性能优异的高性能吸水膨胀橡胶。此外，本发明还具有设备简单、操作简单、可控性好、无有机溶剂污染并且利于工业化生产等优点。

Description

一种氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法及吸水膨胀 橡胶
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，具体地说，是涉及一种氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法及吸水膨胀橡胶。
背景技术
吸水膨胀橡胶是一种兼具优异弹性和吸水膨胀性能的新型功能材料，主要成分是由橡胶基体和吸水材料组成。当其与水接触时能产生吸水的效果并且体积会发生膨胀，其膨胀程度可达到自身重量或体积的数倍甚至数百倍，同时还能保持橡胶固有的弹性和强度，并且还具有良好的保水率。这种特性使其在有效的体积膨胀范围内起到弹性密封止水和吸水膨胀止水的双重作用。目前，在隧道、地铁、大坝、水库、仪器以及工程变形缝、施工缝等建筑工程的防水密封等方面得到了广泛应用。
氧化石墨烯(GO)是一种二维片层材料，表面具有丰富的含氧官能团，GO片层之间非常容易聚集。目前大量的研究都表明，在解决好GO在橡胶中的分散难题的前提下，在橡胶中加入少量的GO，便可大幅度提高橡胶的力学性能、气体阻隔性能等，这为GO在吸水膨胀橡胶中的应用提供了可能。目前，文献也报道了在丙酮溶剂中将GO填充到了丁腈橡胶(NBR)中，进而制备出了含有GO的新型吸水膨胀橡胶(GO/NBR吸水膨胀橡胶的制备与性能[J].胶体与聚合物,2018(2))。吸水性能测试表明GO的加入使橡胶吸水性能变好，吸水倍率明显增大。但是GO的加入也使得吸水膨胀橡胶的力学性能有所下降。另外，溶剂复合制备GO/橡胶复合材料过程中会用到大量的有机溶剂，存在着溶剂污染和回收等问题，难以进行大规模工业化制备。因此，如何采用绿色复合工艺，制备出高性能并且易于工业生产的GO/吸水膨胀橡胶成为研究的难点和关键。
发明内容
为了解决以上现有技术中存在的问题，本专利采用绿色、环保、高效的乳液絮凝法，先将GO预分散在橡胶基体中得到GO/橡胶母胶，近一步，通过机械共混法将吸水材料以及其他橡胶助剂填充到橡胶中。
本发明的目的之一是提供一种氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)氧化石墨烯水分散液的制备，取氧化石墨烯超声分散于去离子水中，得到氧化石墨烯水分散液；
(2)氧化石墨烯/橡胶母胶的制备，将橡胶胶乳与上述氧化石墨烯水分散液混合，搅拌得到氧化石墨烯/橡胶胶乳混合液，将氧化石墨烯/橡胶胶乳混合液倒入絮凝剂溶液中，充分搅拌直至完全絮凝得到氧化石墨烯/橡胶絮凝胶，将絮凝胶洗涤干净并充分干燥得到氧化石墨烯/橡胶母胶；
(3)氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备，将氧化石墨烯/橡胶母胶与吸水材料以及助剂混合制备得到混炼胶，最后通过硫化得到所述氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶；
其中，橡胶胶乳以干胶含量计，橡胶为100重量份，氧化石墨烯为0.1～50重量份，优选为1～15重量份。
本发明所采用的絮凝剂优选为硫酸、硝酸、盐酸、氢溴酸、醋酸、氯化钙、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、乙醇、甲酸中的至少一种，更优选硫酸、盐酸、氯化钙、氯化钠、甲酸。
本发明所采用的橡胶胶乳优选为天然胶乳、丁苯胶乳、羧基丁苯吡胶乳、丁腈胶乳、羧基丁腈胶乳、丁基胶乳、溴化丁基胶乳、氯化丁基胶乳、环氧天然胶乳、丙烯酸酯胶乳、氯丁胶乳、羧基氯丁胶乳、丁二烯胶乳、乙丙胶乳、环氧化乙丙胶乳、聚异戊二烯胶乳、氟橡胶胶乳、硅橡胶胶乳、环氧化硅橡胶胶乳、丁吡胶乳、聚氨酯胶乳、氯磺化聚乙烯胶乳、氯醇橡胶胶乳、聚硫橡胶胶乳中的至少一种，更优选天然胶乳、丁苯胶乳、羧基丁腈胶乳、丁腈胶乳、氯丁胶乳。
本发明所采用的吸水材料为丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸酯、丙烯酰胺、二(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、交联型聚丙烯酸盐、淀粉、淀粉接枝丙烯腈、淀粉接枝丙烯酸盐、淀粉接枝丙烯酸酰胺、淀粉接枝丙烯酸酯、纤维素、纤维素接枝丙烯腈、纤维素接枝丙烯酸盐、纤维素接枝丙烯酸酯、纤维素接枝丙烯酸酰胺、羟甲基化纤维素、聚乙二醇、聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇-酸酐交联共聚物、聚乙烯醇-丙烯酸交联共聚物、醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚水解物、聚氨酯预聚体、水滑石、膨润土、粘土、白炭黑中的至少一种，更优选聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、淀粉接枝丙烯酸盐、纤维素接枝丙烯酸盐、聚氨酯预聚体。
本发明所采用的氧化石墨烯的厚度优选为0.335～5nm，横向尺寸优选为50nm～500μm。
步骤(1)中，氧化石墨烯水分散液中氧化石墨烯的质量分数为优选0.01～50％，更优选为1～15％。
步骤(1)中，优选地，超声时间为10～300min，超声功率为100～2000w，超声频率为1～30kHz；更优选地，超声时间为30～120min，超声功率为400～1500w，超声频率为5～15Hz。
步骤(2)中，优选地，橡胶胶乳与氧化石墨烯水分散液混合的搅拌速度为50～5000rpm/min，搅拌时间为1～300min；更优选地，搅拌速度为100～800rpm/min，搅拌时间为5～120min。
步骤(3)中，将氧化石墨烯/橡胶母胶与活性剂、防老剂、增塑剂、补强剂、吸水材料混合，然后加入促进剂和硫化剂制备得到混炼胶，最后通过硫化得到所述氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶。
所述助剂为活性剂、防老剂、增塑剂、补强剂、促进剂、硫化剂等本领域常用的助剂，其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。
本发明的制备方法具体可采用如下步骤：
(1)氧化石墨烯水分散液的制备
取一定量的氧化石墨烯超声分散于去离子水中，超声时间为10～300min，超声功率为100～2000w，超声频率为1～30kHz，得到氧化石墨烯水分散液。
(2)氧化石墨烯/橡胶母胶的制备
取一定量的橡胶胶乳与上述氧化石墨烯水分散液混合，在50～5000rpm/min的速度下搅拌1～300min，得到氧化石墨烯/橡胶胶乳混合液。将氧化石墨烯/橡胶胶乳混合液倒入絮凝液中，充分搅拌直至完全絮凝得到氧化石墨烯/橡胶絮凝胶。将絮凝胶洗涤干净并充分干燥得到氧化石墨烯/橡胶母胶。
(3)氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备
制备过程如下：
将氧化石墨烯/橡胶母胶置于橡胶开炼机或密炼机中，其次加入活性剂、防老剂、增塑剂、补强剂、吸水材料，然后加入促进剂和硫化剂制备得到混炼胶，最后通过硫化得到氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶。
本发明的目的之二为提供一种由所述制备方法得到氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶。
本发明采用绿色的乳液复合法，首先制备得到了均匀分散的氧化石墨烯/橡胶母胶，再将其与吸水材料和其他橡胶助剂混合，最后硫化得到了高性能的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶。
该技术实现了GO在橡胶中的均匀分散，充分发挥了GO二维大片层材料的优势，得到了力学性能和吸水性能优异的高性能吸水膨胀橡胶。
附图说明
图1为本发明制备的氧化石墨烯原子力(AFM)图。
图2为图1中相应的高度图。
图3为本发明实施例3制备的氧化石墨烯/丁腈橡胶(含5份氧化石墨烯)的透射电镜(TEM)图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，来进一步说明本发明。
以下实施例中所加入胶乳的质量均以干胶质量计，各实施例中用的氧化石墨烯按文献Preparation of Graphitic Oxide.Jamchemsoc.1958；80(6):1339制备，其厚度为0.8～1nm，横向尺寸为1～3μm。
实施例中原料均为市售所得。
实施例1-3
实验配方如下：
氧化石墨烯/丁腈橡胶母胶 101、103、105份
聚丙烯酸钠 50份
氧化锌 5份
硬脂酸 2份
防老剂4010NA 1份
促进剂DM 1份
硫化剂S 0.8份
实验步骤如下：
分别称取1、3、5g氧化石墨烯超声分散在去离子水中，超声时间为60min，超声功率为1500W，频率为5kHz，得到浓度为千分之五的氧化石墨烯水分散液。将上述氧化石墨烯水分散液分别和100g丁腈胶乳(厂家：日本瑞翁，牌号：Nipol LX531B)混合，在500rpm/min的转速下搅拌30min，得到氧化石墨烯/丁腈胶乳混合液。将上述混合液倒入到1升质量份数为10％的氯化钠絮凝液中，充分搅拌直至絮凝完全。将絮凝胶反复洗涤后在50℃下干燥24h得到氧化石墨烯/丁腈橡胶母胶。
接着在橡胶开炼机中分别加入上述制备的氧化石墨烯/丁腈橡胶母胶，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、聚丙烯酸钠、促进剂、硫磺得到氧化石墨烯/丁腈橡胶混炼胶，最后在平板硫化机上热压30min，温度为150℃，得到含有不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯增强型丁腈橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
对比例1
与实施例1相比，胶乳中不加氧化石墨烯，采用相同的絮凝工艺制备100g丁腈橡胶干胶，然后采用相同的配方、混炼工艺及硫化条件制备得到丁腈橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
实施例4-6
实验配方如下：
氧化石墨烯/氯丁橡胶母胶 101、103、105份
聚乙烯醇 50份
氧化镁 4份
硬脂酸 1份
防老剂RD 1份
促进剂DM 1份
氧化锌 5份
实验步骤如下：
分别称取1、3、5g氧化石墨烯并分别超声分散在去离子水中，超声时间30min，超声功率为1000W，频率为10kHz，得到浓度为千分之三的氧化石墨烯水分散液。将上述氧化石墨烯水分散液分别和100g氯丁胶乳(厂家：齐鲁石化，牌号：cr1211)混合，在800rpm/min的转速下搅拌60min，得到氧化石墨烯/氯丁胶乳混合液。将上述混合液倒入到1.5升质量份数为5％的氯化钙絮凝液中，充分搅拌直至絮凝完全。将絮凝胶反复洗涤后在50℃下干燥24h得到氧化石墨烯/氯丁橡胶母胶。
接着在橡胶开炼机中分别加入上述制备的氧化石墨烯/氯丁橡胶母胶，然后依次加入氧化镁、硬脂酸、防老剂、聚乙烯醇、促进剂、氧化锌得到氧化石墨烯/氯丁橡胶混炼胶，最后在平板硫化机上热压60min，温度为151℃，得到含有不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯增强型氯丁橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
对比例2
与实施例4相比，胶乳中不加氧化石墨烯，采用相同的絮凝工艺制备100g氯丁橡胶干胶，然后采用相同的配方、混炼工艺及硫化条件制备得到氯丁橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
实施例7
实验配方如下：
Figure BDA0001937583310000071
实验步骤如下：
称取10g氧化石墨烯超声分散在去离子水中，超声时间为90min，超声功率为400W，超声频率为15kHz，得到浓度为千分之一的氧化石墨烯水分散液。向氧化石墨烯水分散液中加入30g羧基丁苯吡胶乳(按文献羧基丁苯吡胶乳的合成及其性能研究[J].江南大学学报(自然科学版),2004,3(5)制备)和70g丁苯胶乳(厂家：日本瑞翁，牌号：Nipol LX110)，在800rpm/min的速度下搅拌80min，得到氧化石墨烯/羧基丁苯吡胶乳/丁苯胶乳乳混合液。将上述混合液倒入到2升质量份数为5％的硫酸絮凝液中，充分搅拌直至絮凝完全。将絮凝胶反复洗涤后在70℃下干燥12h得到氧化石墨烯/羧基丁苯吡橡胶/丁苯橡胶母胶。
接着在橡胶开炼机中加入上述制备的氧化石墨烯/羧基丁苯吡橡胶/丁苯橡胶母胶，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、白炭黑、聚丙烯酰胺、促进剂、硫磺得到氧化石墨烯羧基丁苯吡橡胶/丁苯橡胶混炼胶，最后在平板硫化机上热压45min，温度为150℃，得到氧化石墨烯增强型羧基丁苯吡橡胶/丁苯橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
对比例3
与实施例7相比，胶乳中不加氧化石墨烯，采用相同的絮凝工艺制备30g羧基丁苯吡橡胶干胶和70g丁苯橡胶干胶，然后采用相同的配方、混炼工艺及硫化条件制备得到丁苯橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
实施例8
实验配方如下：
Figure BDA0001937583310000081
实验步骤如下：
称取10g氧化石墨烯超声分散在去离子水中，超声时间为10min，超声功率为500W，超声频率为20kHz，得到浓度为千分之一的氧化石墨烯水分散液。向氧化石墨烯水分散液中分别加入50g羧基丁腈胶乳(厂家：山东嘉颖，牌号：NBR10)和50g天然胶乳(厂家：海胶集团)，在400rpm/min的转速下搅拌40min，得到氧化石墨烯/羧基丁腈/天然胶乳混合液。将上述混合液倒入到2升质量分数为10％的硫酸钠絮凝液中，充分搅拌直至絮凝完全。将絮凝胶反复洗涤后在60℃下干燥12h得到氧化石墨烯/羧基丁腈橡胶/天然橡胶母胶。
接着在橡胶开炼机中加入上述制备的氧化石墨烯/羧基丁腈橡胶/天然橡胶母胶，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、淀粉、淀粉接枝丙烯腈、促进剂、硫磺得到氧化石墨烯/羧基丁腈橡胶/天然橡胶混炼胶，最后在平板硫化机上热压25min，温度为160℃，得到氧化石墨烯增强型羧基丁腈橡胶/天然橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
对比例4
与实施例8相比，胶乳中不加氧化石墨烯，采用相同的絮凝工艺制备50g羧基丁腈橡胶干胶和50g天然橡胶干胶，然后采用相同的配方、混炼工艺及硫化条件制备得到羧基丁腈橡胶/天然橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
实施例9
实验配方如下：
氧化石墨烯/环氧天然橡胶母胶 115份
丙烯酸-丙烯酰胺共聚物 40份
氧化锌 5份
硬脂酸 3份
防老剂4020 1.5份
防老剂RD 1份
促进剂CZ 1份
促进剂DM 0.7
硫化剂S 0.7份
实验步骤如下：
称取15g氧化石墨烯超声分散在去离子水中，超声时间为30min，超声功率为800W，超声频率为20kHz，得到浓度为千分之五的氧化石墨烯水分散液。向氧化石墨烯水分散液中加入100g环氧天然胶乳(厂家：中国热带农业科学院)，在800rpm/min的转速下搅拌10min，得到氧化石墨烯/环氧天然胶乳混合液。将上述混合液倒入到2升乙醇絮凝液中，充分搅拌直至絮凝完全。将絮凝胶反复洗涤后在60℃下干燥12h得到氧化石墨烯/环氧天然橡胶母胶。
接着在橡胶密炼机中加入上述制备的氧化石墨烯/环氧天然橡胶母胶，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、促进剂、硫化剂得到氧化石墨烯/环氧天然橡胶混炼胶，最后在平板硫化机上热压25min，温度为160℃，得到氧化石墨烯增强型环氧天然橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
对比例5
与实施例9相比，胶乳中不加氧化石墨烯，采用相同的絮凝工艺制备100g环氧天然橡胶干胶，然后采用相同的配方、混炼工艺及硫化条件制备得到环氧天然橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
实施例10
实验配方如下：
氧化石墨烯/硅橡胶母胶 130份
羟甲基化纤维素 50份
白炭黑 20份
硫化剂DCP 2份
实验步骤如下：
称取30g氧化石墨烯超声分散在去离子水中，超声时间为60min，超声功率为1500W，超声频率为10kHz，得到浓度为千分之八的氧化石墨烯水分散液。向氧化石墨烯水分散液中加入100g硅橡胶胶乳(按照专利201210550970.X制备)，在2000rpm/min的转速下搅拌60min，得到氧化石墨烯/硅橡胶胶乳混合液。将上述混合液倒入到3升浓度为2％的硝酸絮凝液中，充分搅拌直至絮凝完全。将絮凝胶反复洗涤后在50℃下干燥12h得到氧化石墨烯/硅橡胶母胶。
接着在橡胶开炼机中加入上述制备的氧化石墨烯/硅橡胶母胶，然后依次加入白炭黑、羟甲基化纤维素和硫化剂，得到氧化石墨烯/硅橡胶混炼胶，最后在平板硫化机上热压30min，温度为170℃，得到氧化石墨烯增强型硅橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
对比例6
与实施例10相比，胶乳中不加氧化石墨烯，采用相同的絮凝工艺制备100g硅橡胶干胶，然后采用相同的配方、混炼工艺及硫化条件制备得到硅橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
实施例11
实验配方如下：
Figure BDA0001937583310000111
实验步骤如下：
称取10g氧化石墨烯超声分散在去离子水中，超声时间为180min，超声功率为1000W，超声频率为10kHz，得到浓度为千分之十的氧化石墨烯水分散液。向氧化石墨烯水分散液中加入20g氯丁胶乳和80g丁基胶乳(厂家：济南美旺化工有限公司，牌号：301)，在500rpm/min的转速下搅拌60min，得到氧化石墨烯/氯丁橡胶/丁基橡胶胶乳混合液。将上述混合液倒入到2升质量份数为5％的盐酸絮凝液中，充分搅拌直至絮凝完全。将絮凝胶反复洗涤后在80℃下干燥24h得到氧化石墨烯/氯丁橡胶/丁基橡胶母胶。
接着在橡胶密炼机中加入上述制备的氧化石墨烯/氯丁橡胶/丁基橡胶母胶，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、纤维素接枝丙烯酸钠、促进剂和硫化剂，得到氧化石墨烯/氯丁橡胶/丁基橡胶混炼胶，最后在平板硫化机上热压45min，温度为160℃，得到氧化石墨烯增强型氯丁橡胶/丁基橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
对比例7
与实施例11相比，胶乳中不加氧化石墨烯，采用相同的絮凝工艺制备20g氯丁基橡胶干胶和80g丁基橡胶干胶，然后采用相同的配方、混炼工艺及硫化条件制备得到氯丁橡胶/丁基橡胶吸水膨胀橡胶硫化胶。
实施例12
实验配方如下：
氧化石墨烯/丙烯酸酯橡胶母胶 120份
醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚水解物 50份
炭黑 10份
氧化锌 3份
硬脂酸 2份
防老剂RD 1份
硫化剂S 0.3份
实验步骤如下：
称取20g氧化石墨烯超声分散在去离子水中，超声时间为150min，超声功率为1200W，超声频率为18kHz，得到浓度为千分之八的氧化石墨烯水分散液。向氧化石墨烯水分散液中分别加入100g丙烯酸酯胶乳(厂家：日本，牌号：Nipol LX814)，在1800rpm/min的转速下搅拌120min，得到氧化石墨烯/丙烯酸酯乳混合液。将上述混合液倒入到2升质量分数为7％的氯化钾絮凝液中，充分搅拌直至絮凝完全。将絮凝胶反复洗涤后在60℃下干燥36h得到氧化石墨烯/丙烯酸酯橡胶母胶。
接着在橡胶开炼机中加入上述制备的氧化石墨烯/丙烯酸酯橡胶母胶，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、炭黑、醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚水解物、硫化剂得到氧化石墨烯/丙烯酸酯橡胶混炼胶，最后在平板硫化机上热压25min，温度为160℃，得到氧化石墨烯增强型丙烯酸酯吸水膨胀橡胶硫化胶。
对比例8
与实施例12相比，胶乳中不加氧化石墨烯，采用相同的絮凝工艺制备100g丙烯酸酯橡胶干胶，然后采用相同的配方、混炼工艺及硫化条件制备得到丙烯酸酯吸水膨胀橡胶硫化胶。
将以上各实施例和对比例制备的硫化胶进行力学性能、硬度和吸水性能测试，分别按照国标GB/T 528-2009、GB/T 531-2008、GB/T 18173.3-2014进行，性能数据如下表所示：
Figure BDA0001937583310000131
Figure BDA0001937583310000141
以上实施例已对本发明的具体实施过程进行了详细描述，但本发明不局限于所述实施例，在不脱离本发明设计的前提下，本领域的技术人员对本发明的技术方案做出的各种形式的变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)氧化石墨烯水分散液的制备，取氧化石墨烯超声分散于去离子水中，得到氧化石墨烯水分散液；
(2)氧化石墨烯/橡胶母胶的制备，将橡胶胶乳与上述氧化石墨烯水分散液混合，搅拌得到氧化石墨烯/橡胶胶乳混合液，将氧化石墨烯/橡胶胶乳混合液倒入絮凝剂溶液中，充分搅拌直至完全絮凝得到氧化石墨烯/橡胶絮凝胶，将絮凝胶洗涤干净并充分干燥得到氧化石墨烯/橡胶母胶；
(3)氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备，将氧化石墨烯/橡胶母胶与吸水材料以及助剂混合制备得到混炼胶，最后通过硫化得到所述氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶；
其中，橡胶为100重量份，氧化石墨烯为0.1～50重量份。
2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：
所述絮凝剂选自硫酸、硝酸、盐酸、氢溴酸、醋酸、氯化钙、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、乙醇、甲酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：
所述橡胶胶乳选自天然胶乳、丁苯胶乳、羧基丁苯吡胶乳、丁腈胶乳、羧基丁腈胶乳、丁基胶乳、溴化丁基胶乳、氯化丁基胶乳、环氧天然胶乳、丙烯酸酯胶乳、氯丁胶乳、羧基氯丁胶乳、丁二烯胶乳、乙丙胶乳、环氧化乙丙胶乳、聚异戊二烯胶乳、氟橡胶胶乳、硅橡胶胶乳、环氧化硅橡胶胶乳、丁吡胶乳、聚氨酯胶乳、氯磺化聚乙烯胶乳、氯醇橡胶胶乳、聚硫橡胶胶乳中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：
所述吸水材料选自丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸酯、丙烯酰胺、二(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、交联型聚丙烯酸盐、淀粉、淀粉接枝丙烯腈、淀粉接枝丙烯酸盐、淀粉接枝丙烯酸酰胺、淀粉接枝丙烯酸酯、纤维素、纤维素接枝丙烯腈、纤维素接枝丙烯酸盐、纤维素接枝丙烯酸酯、纤维素接枝丙烯酸酰胺、羟甲基化纤维素、聚乙二醇、聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇-酸酐交联共聚物、聚乙烯醇-丙烯酸交联共聚物、醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚水解物、聚氨酯预聚体、水滑石、膨润土、粘土、白炭黑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：
氧化石墨烯的厚度为0.335～5nm，横向尺寸为50nm～500μm。
6.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中，氧化石墨烯水分散液中氧化石墨烯的质量分数为0.01～50％。
7.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中，超声时间为10～300min，超声功率为100～2000w，超声频率为1～30kHz。
8.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中，橡胶胶乳与氧化石墨烯水分散液混合的搅拌速度为50～5000rpm/min，搅拌时间为1～300min。
9.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：
氧化石墨烯为1～15重量份。
10.根据权利要求1～9之任一项所述的制备方法得到的氧化石墨烯增强型吸水膨胀橡胶。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114591551A (zh) * 2022-04-14 2022-06-07 安徽永正密封件有限公司 一种防渗胶圈及装有防渗胶圈的地漏
CN114605847A (zh) * 2022-04-26 2022-06-10 河南蓝翎环科防水材料有限公司 一种遇水膨胀增强型改性沥青防水卷材及其制备方法
CN115678169A (zh) * 2022-03-24 2023-02-03 衡水龙杰橡塑制品有限公司 电动汽车冷却系统胶管用氧化石墨烯改性epdm橡胶

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102532629A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 北京化工大学 完全剥离的氧化石墨烯/橡胶纳米复合材料的制备方法
CN106188673A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 北京化工大学 一种高气体阻隔性纳米复合热塑性硫化胶及其制备方法
CN106905569A (zh) * 2017-03-27 2017-06-30 北京化工大学 高性能氧化石墨烯/炭黑橡胶纳米复合材料的制备方法
CN107325343A (zh) * 2017-08-10 2017-11-07 青岛科技大学 一种石墨烯/橡胶复合材料制备方法
CN107501646A (zh) * 2017-09-06 2017-12-22 北京化工大学 石墨烯量子点/橡胶纳米复合材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102532629A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 北京化工大学 完全剥离的氧化石墨烯/橡胶纳米复合材料的制备方法
CN106188673A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 北京化工大学 一种高气体阻隔性纳米复合热塑性硫化胶及其制备方法
CN106905569A (zh) * 2017-03-27 2017-06-30 北京化工大学 高性能氧化石墨烯/炭黑橡胶纳米复合材料的制备方法
CN107325343A (zh) * 2017-08-10 2017-11-07 青岛科技大学 一种石墨烯/橡胶复合材料制备方法
CN107501646A (zh) * 2017-09-06 2017-12-22 北京化工大学 石墨烯量子点/橡胶纳米复合材料的制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115678169A (zh) * 2022-03-24 2023-02-03 衡水龙杰橡塑制品有限公司 电动汽车冷却系统胶管用氧化石墨烯改性epdm橡胶
CN114591551A (zh) * 2022-04-14 2022-06-07 安徽永正密封件有限公司 一种防渗胶圈及装有防渗胶圈的地漏
CN114605847A (zh) * 2022-04-26 2022-06-10 河南蓝翎环科防水材料有限公司 一种遇水膨胀增强型改性沥青防水卷材及其制备方法

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