CN111925560B - Ti3C2-MXene的应用、改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料及制备 - Google Patents

Ti3C2-MXene的应用、改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料及制备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种Ti3C2‑MXene的应用、改性Ti3C2‑MXene/NBR复合材料及制备，属于橡胶复合材料技术领域。本发明将Ti3C2‑MXene引入NBR复合材料，Ti3C2‑MXene具有类石墨烯结构的二维片层纳米材料，对Ti3C2‑MXene进行改性后，Ti3C2‑MXene表面连接了‑OH、‑NH2，使得Ti3C2‑MXene与NBR材料具有良好的界面结合性，而良好的界面结合强度能更好的传递应力，减少基体的损耗，提高复合材料的承载能力和耐磨性。本发明将Ti3C2‑MXene应用到NBR复合材料中以改善其耐磨性，取得了极佳的效果，为高耐磨NBR复合材料的设计提出了指导思想。

Description

Ti3C2-MXene的应用、改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料及制备
技术领域
本发明涉及橡胶复合材料技术领域，尤其涉及一种Ti3C2-MXene的应用、改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料及制备。
背景技术
NBR(丁腈橡胶)复合材料因其易于制造、成本低以及优异的机械性能而广泛用于飞机、汽车、铁路装备、航空航天装备和国防工业。但是，干摩擦下差的耐磨性制约了其应用。因此，提高NBR复合材料的耐磨性是首要的工作。
MXene是2011年报道的材料科学中的一类新型二维金属碳化物、金属氮化物或金属碳氮化物，一直应用于气体吸附、传感器、锂离子电池、电容器、催化、透明导电薄膜和储氢材料方面，但是在聚合物复合材料方面的应用一直未被开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Ti3C2-MXene的应用、改性 Ti3C2-MXene/NBR复合材料及制备，将Ti3C2-MXene改性后应用于NBR复合材料，所制备的改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料具有优异的耐磨性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的应用，所述 Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的质量百分含量为1～3wt％。
本发明提供了一种改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene；
将丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合，依次进行薄通、固化和成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料。
优选的，所述氨基硅烷偶联剂为KH550。
优选的，所述Ti3C2-MXene、多巴胺和氨基硅烷偶联剂的质量比为 (0.5～1.0)：(2～3):(8～10)。
优选的，所述改性的温度为50～60℃，时间为24～36h；所述改性 Ti3C2-MXene的粒径为5～20μm。
优选的，所述丁腈橡胶生胶的型号为2665E或N220S-JSR，所述2665E 的丙烯腈含量为29％，门尼粘度为66；所述N220S-JSR的丙烯腈含量41％，门尼粘度为56；所述改性Ti3C2-MXene与丁腈橡胶生胶的质量比为 (1～3):100。
优选的，所述硫化加工试剂包括ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD、防老剂 D、防焦剂CTP、促进剂MBT、促进剂CZ和硫粉。
优选的，所述固化的温度为150～170℃，时间为20～40min，压力为 8～10MPa。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的改性Ti3C2-MXene /NBR复合材料，所述改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料包括NBR基体和氢键掺杂于NBR基体上的改性Ti3C2-MXene，所述改性Ti3C2-MXene为多巴胺和氨基硅烷偶联剂改性Ti3C2-MXene。
优选的，所述改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的厚度为10～12mm，摩损率为(3.04～3.28)×10-5mm3/( N\· m) 。
本发明提供了一种Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的应用，所述 Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的质量百分含量为1～3wt％。Ti3C2-MXene 具有类石墨烯结构的二维片层纳米材料，表面含有F-、OH-基团，使得 Nb2C-MXene与其他基体材料具有良好的界面结合性，而良好的界面结合强度能更好的传递应力，提高复合材料的承载能力，增强复合材料的耐磨性能，本发明将Ti3C2-MXene改性后应用于NBR复合材料，能够进一步提高NBR 复合材料的耐磨性。
本发明提供了一种改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene；将丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合，依次进行薄通、固化和成型，得到改性 Ti3C2-MXene/NBR复合材料。本发明将Ti3C2-MXene引入NBR材料中，Ti3C2-MXene具有类石墨烯结构的二维片层纳米材料，采用多巴胺、氨基硅烷偶联剂对Ti3C2-MXene进行改性后，Ti3C2-MXene表面连接了-OH、-NH2，使得Ti3C2-MXene与NBR材料具有良好的界面结合性，而良好的界面结合强度能更好的传递应力，减少基体的损耗，提高复合材料的承载能力和耐磨性。本发明将Ti3C2-MXene应用到NBR复合材料中以改善其耐磨性，取得了极佳的效果，为高耐磨NBR复合材料的设计提出了指导思想。
附图说明
图1为实施例1中未改性Ti3C2-MXene粉的表面形貌图；
图2为实施例1中改性Ti3C2-MXene的表面形貌图；
图3为实施例1中改性前后Ti3C2-MXene的红外谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的应用，所述 Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的质量百分含量为1～3wt％。
在本发明中，所述Ti3C2-MXene在NBR复合材料中的质量百分含量优选为1.5～2.5wt％，更优选为2wt％。
本发明提供了一种改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene；
将丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合，依次进行薄通、固化和成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene。在本发明中，所述Ti3C2-MXene优选为市售商品或者按照本领域熟知的方法制备而成，在本发明的实施例中，所述 Ti3C2-MXene的制备方法优选包括以下步骤：将2～4g Ti3AlC2粉加入到 400～500mL氢氟酸中，在40～50℃恒温搅拌刻蚀20～24h；将得到的刻蚀产物反复离心水洗，直至上清液pH值为中性，得到片层Ti3C2悬浮液；使用液氮作为冷源，将所述片层Ti3C2悬浮液冷冻，然后在-40～-30℃冷冻干燥20～22h，得到纳米Ti3C2-MXene。在本发明中，所述冷冻干燥优选在冷冻干燥机中进行。
在本发明中，所述Ti3AlC2粉和氢氟酸均为本领域熟知的市售商品，所述Ti3AlC2优选购于国药集团化学试剂有限公司，所述Ti3AlC2粉的粒径优选为1～10μm；所述纳米Ti3C2-MXene的粒径优选为5～20μm，所述氢氟酸的质量分数优选为99％，所述氢氟酸优选购于上海晖创化学仪器有限公司。在上述反应过程中，Ti3AlC2和氢氟酸反应生成AlF、H2和Ti3C2，Al元素在反应过程中被刻蚀。
在本发明中，所述氨基硅烷偶联剂优选为KH550。
在本发明中，所述Ti3C2-MXene、多巴胺和氨基硅烷偶联剂的质量比优选为(0.5～1.0):(2～3):(8～10)，更优选为(0.6～0.8):(2.2～2.6):(8.5～9.5)。
在本发明中，所述混合溶剂优选为乙醇与水的混合液，所述乙醇与水的混合液中，所述乙醇与水的体积比优选为10:1。在本发明中，所述混合溶剂的用量优选为使得所述氨基硅烷氨基硅烷偶联剂的质量浓度为2～2.5％。
本发明对所述Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合时的加料顺序没有特殊的限定，采用任意顺序能够将原料混合均匀即可。
在本发明中，所述改性的温度优选为50～60℃，更优选为55℃，时间优选为24～36h，更优选为28～32h；所述改性优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，能够保证反应顺利进行即可。
在所述改性过程中，多巴胺聚合成多巴胺，且由于MXene表面含有大量的F-、OH-，可以和聚多巴胺上的OH-发生水解反应进行连接，从而使得聚多巴胺以醚氧键的形式结合于MXene表面，同时在Ti3C2-MXene表面接枝上大量的羟基，然后聚多巴胺上的羟基和氨基硅烷偶联剂上硅醇基团中的羟基水解，使得氨基硅烷偶联剂以醚氧键的形式通过聚多巴胺桥连在碳化钛上，从而在Ti3C2-MXene表面接枝上大量的氨基，聚多巴胺和氨基硅烷偶联剂均以醚氧键结合的方式接枝在Ti3C2-MXene的表面，使得Ti3C2-MXene表面连接了-OH、-NH2，从而提高了改性Ti3C2-MXene与NBR材料的界面结合特性，而良好的界面结合强度能提高复合材料的承载能力以及耐磨性。
完成所述改性后，本发明优选将所得产物依次进行过滤、洗涤和干燥，得到改性Ti3C2-MXene。本发明对所述过滤、洗涤和干燥的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述改性Ti3C2-MXene的粒径优选为5～20μm，更优选为 10～15μm。
得到改性Ti3C2-MXene后，本发明将丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合，依次进行薄通、固化和成型，得到改性 Ti3C2-MXene/NBR复合材料。在本发明中，所述丁腈橡胶生胶的型号优选为2665E或N220S-JSR，所述2665E的丙烯腈含量优选为29％，门尼粘度优选为66；所述N220S-JSR的丙烯腈含量41％，门尼粘度为56；所述改性 Ti3C2-MXene与丁腈橡胶生胶的质量比优选为(1～3):100，更优选为 (1.5～2.5):100，进一步优选为2:100。
在本发明中，所述硫化加工试剂优选包括ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD、防老剂D、防焦剂CTP、促进剂MBT、促进剂CZ和硫粉；所述ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD(四甲基硫代过氧化二碳酸二酰胺)、防老剂D(N- 苯基-2-萘胺)、防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)、促进剂 MBT(2-硫醇基苯骈噻唑)、促进剂CZ(N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺) 和硫粉的质量比优选为0.9:0.3:0.21:0.3:0.15:0.15:0.06:0.6；所述硫化加工试剂与丁腈橡胶生胶的质量比优选为(8～11):100，更优选为(9～10.5):100，进一步优选为10:100。
在本发明中，所述极性有机溶剂优选为四氢呋喃(THF)。
在本发明中，所述丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合优选为将丁腈橡胶生胶溶解于极性有机溶剂中，得到丁腈橡胶溶液；将改性Ti3C2-MXene溶解于极性有机溶剂中，得到改性 Ti3C2-MXene溶液；将所述改性Ti3C2-MXene溶液加入至丁腈橡胶溶液中，搅拌10～12h，得到混合液；将硫化加工试剂加入到所述混合液中，搅拌 24～36h，得到混合物料。本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够将原料混合均匀即可。在本发明中，所述丁腈橡胶溶液的固含量优选为(10～15)wt％，所述改性Ti3C2-MXene溶液的固含量优选为(10～15)wt％，所述极性有机溶剂的用量优选使得所述丁腈橡胶生胶和改性Ti3C2-MXene达到上述固含量即可。
得到混合物料后，本发明优选在进行所述薄通前将所述混合物料在 50～60℃除溶剂。在本发明中，所述除溶剂优选在烘箱中进行。
在本发明中，所述薄通优选在双辊开炼机上进行，所述薄通的次数优选为5～8次。本发明通过薄通使得丁腈橡胶生胶与硫化加工试剂及改性 Ti3C2-MXene更加均匀混合，便于后续固化的进行。。
完成所述薄通后，得到混炼胶，本发明将所述混炼胶进行固化。在本发明中，所述固化优选为：在平板硫化机上施压，进行固化。在本发明中，所述固化的温度优选为150～170℃，更优选为155～165℃；时间优选为 20～40min，更优选为25～35min；压力优选为8～10MPa，更优选为8.5～9.5MPa。在所述固化过程中，NBR分子发生交联形成网络结构，改性Ti3C2-MXene 表面含有的大量羟基和氨基与NBR分子网络上的腈基以氢键的方式结合，增强Ti3C2-MXene与NBR基体的结合强度，进而增强材料的耐磨性。
本发明对所述成型的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的改性 Ti3C2-MXene/NBR复合材料，所述改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料包括 NBR基体和氢键掺杂于NBR基体上的改性Ti3C2-MXene，所述改性 Ti3C2-MXene为多巴胺和氨基硅烷偶联剂改性Ti3C2-MXene。
本发明先对Ti3C2-MXene进行改性，在其表面接枝大量羟基和氨基，然后改性后的Ti3C2-MXene与丁腈橡胶NBR分子网络上的腈基以氢键的形式键合，从而实现Ti3C2-MXene对NBR的改性，而Ti3C2-MXene具有类石墨烯结构的二维结构，具有较高的硬度，可以极大增强橡胶基体的强度和承载能力，当摩擦时，能很好地将应力传递出去，减少基体的损耗，增强橡胶基体的耐磨性；而且Ti3C2-MXene是片层材料，在摩擦时，会发生一定的相对滑移，也能减少基体的磨损，进一步增强橡胶基体的耐磨性。在本发明中，所述改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的厚度优选为10～12mm，摩损率为 (3.04～3.28)×10-5mm3/( N· m) 。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，所述Ti3AlC2粉的粒径为1～10μm，购于国药集团化学试剂有限公司；所述氢氟酸的质量分数优选为99％，购于上海晖创化学仪器有限公司。
实施例1
将4g Ti3AlC2粉末加入到500mL氢氟酸中，在50℃恒温搅拌24h，反应结束后，将产物反复离心水洗，直至上清液pH为7.0，得到片层Ti3C2悬浮液，使用液氮作为冷源，将所述片层Ti3C2悬浮液进行冷冻，然后放入-30℃的冷冻干燥机中干燥22h，得到Ti3C2-MXene粉末；
将2g多巴胺、10g KH550和0.9g Ti3C2-MXene粉末加入400mL乙醇与 40mL水的混合液中(乙醇和水的体积比为10:1)，在50℃搅拌24h，过滤，洗涤，干燥，得到改性Ti3C2-MXene粉末(粒径为12μm)；
将30g丁腈橡胶生胶溶解于300mL THF中，得到NBR溶液(固含量 10wt％)，将0.9g改性Ti3C2-MXene粉末溶解于9mL THF中，得到改性 Ti3C2-MXene溶液(固含量10wt％)，将所述改性Ti3C2-MXene溶液加入到 NBR溶液中，搅拌10h，得到混合液；再分别将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g 促进剂CZ和0.6g硫粉加入到所得混合液中，搅拌24h，待混合均匀后，在 50℃烘箱中除溶剂，再将所得混合物在双辊开炼机上薄通5次，最后将所得混炼胶在平板硫化机上施加10MPa的压力，在160℃固化40min后，成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料(厚度为12mm)。
实施例2
将3g Ti3AlC2粉末加入到400mL氢氟酸中，在40℃恒温搅拌20h，反应结束后，将产物反复离心水洗，直至上清液pH值为7.0，得到片层Ti3C2悬浮液，使用液氮作为冷源，将所述片层Ti3C2悬浮液进行冷冻，然后放入-35℃的冷冻干燥机中干燥21h，得到Ti3C2-MXene粉末；
将2.5g多巴胺、8g KH550和0.6g Ti3C2-MXene粉末加入400mL乙醇与 40mL水的混合液中(乙醇和水的体积比为10:1)，在50℃搅拌24h，过滤，洗涤，干燥，得到改性Ti3C2-MXene粉末(粒径为15μm)；
将30g丁腈橡胶生胶溶解于300mL THF中，得到NBR溶液(固含量 10wt％)，将0.6g改性Ti3C2-MXene粉末溶解于6mL THF中，得到改性 Ti3C2-MXene溶液(固含量10wt％)，将所述改性Ti3C2-MXene溶液加入到 NBR溶液中，搅拌10h，得到混合液，再分别将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g 促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g防焦剂CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g 促进剂CZ和0.6g硫化剂硫粉加入到所得混合液中，搅拌24h，待混合均匀后，在50℃烘箱中除溶剂，再将所得混合物在双辊开炼机上薄通7次，最后将所得混炼胶在平板硫化机上施加10MPa的压力，在160℃固化40min后，成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料(厚度为12mm)。
实施例3
将2g Ti3AlC2粉末加入到450mL氢氟酸中，在45℃恒温搅拌22h，反应结束后，将产物反复离心水洗，直至上清液pH值为7.0，得到片层Ti3C2悬浮液，使用液氮作为冷源，将所述片层Ti3C2悬浮液进行冷冻，然后放入-40℃的冷冻干燥机中干燥20h，得到Ti3C2-MXene粉末；
将2g多巴胺、9g KH550和0.8g Ti3C2-MXene粉末加入400mL乙醇与 40mL水的混合液中(乙醇和水的体积比为10:1)，在50℃搅拌24h，过滤，洗涤，干燥，得到改性Ti3C2-MXene粉末(粒径为13μm)；
将30g丁腈橡胶生胶溶解于300mL THF中，得到NBR溶液(固含量 10wt％)，将0.8g改性Ti3C2-MXene粉末溶解于8mL THF中，得到改性 Ti3C2-MXene溶液(固含量10wt％)，将所述改性Ti3C2-MXene溶液加入到 NBR溶液中，搅拌10h，得到混合液；再分别将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、0.21g 促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g促进剂CZ和0.6g硫化剂硫粉加入到所得混合液中，搅拌24h，待混合均匀后，在50℃烘箱中除溶剂，再将所得混合物在双辊开炼机上薄通7次，最后将所得混炼胶在平板硫化机上施加10MPa的压力，在160℃固化40min后，成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料(厚度为12mm)。
实施例4
将2.5g Ti3AlC2粉末加入到480mL氢氟酸中，在46℃恒温搅拌21h，反应结束后，将产物反复离心水洗，直至上清液pH值为7.0，得到片层Ti3C2悬浮液，使用液氮作为冷源，将所述片层Ti3C2悬浮液进行冷冻，然后放入-37℃的冷冻干燥机中干燥22h，得到Ti3C2-MXene粉末；
将2g多巴胺、9g KH550和0.7g Ti3C2-MXene粉末加入400mL乙醇与 40mL水的混合液中(乙醇和水的体积比为10:1)，在50℃搅拌24h，过滤，洗涤，干燥，得到改性Ti3C2-MXene粉末(粒径为12μm)；
将30g丁腈橡胶生胶溶解于300mL THF中，得到NBR溶液(固含量 10wt％)，将0.7g改性Ti3C2-MXene粉末溶解7mL THF中，得到改性 Ti3C2-MXene溶液(固含量10wt％)，将所述改性Ti3C2-MXene溶液加入到 NBR溶液中，搅拌10h，得到混合液；再分别将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、 0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g 促进剂CZ和0.6g硫化剂硫粉加入到所得混合液中，搅拌24h，待混合均匀后，在50℃烘箱中除溶剂，再将所得混合物在双辊开炼机上薄通7次，最后将所得混炼胶在平板硫化机上施加10MPa的压力，在160℃固化40min后，成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料(厚度为12mm)。
实施例5
将3.5g Ti3AlC2粉末加入到500mL氢氟酸中，在48℃恒温搅拌23h，反应结束后，将产物反复离心水洗，直至上清液pH值为7.0，得到片层Ti3C2悬浮液，使用液氮作为冷源，将所述片层Ti3C2悬浮液进行冷冻，然后放入 -36℃的冷冻干燥机中干燥22h，得到Ti3C2-MXene粉末；
将3g多巴胺、10g KH550和0.5g Ti3C2-MXene粉末加入400mL乙醇与 40mL水的混合液中(乙醇和水的体积比为10:1)，在50℃搅拌24h，过滤，洗涤，干燥，得到改性Ti3C2-MXene粉末(粒径为15μm)；
将30g丁腈橡胶生胶溶解于300mL THF中，得到NBR溶液(固含量 10wt％)，将0.5g改性Ti3C2-MXene粉末溶解于3mL THF中，得到改性 Ti3C2-MXene溶液(固含量10wt％)，将所述改性Ti3C2-MXene溶液加入到 NBR溶液中，搅拌10h，得到混合液；再分别将0.9g ZnO、0.3g硬脂酸、 0.21g促进剂TMTD、0.3g防老剂D、0.15g CTP、0.15g促进剂MBT、0.06g 促进剂CZ和0.6g硫化剂硫粉加入到所得混合液中，搅拌24h，待混合均匀后，在50℃烘箱中除溶剂，再将所得混合物在双辊开炼机上薄通7次，最后将所得混炼胶在平板硫化机上施加10MPa的压力，在160℃固化40min后，成型，得到改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料(厚度为12mm)。
对比例1
按照实施例1的方法制备得到Ti3C2-MXene粉末，不进行改性，直接将 Ti3C2-MXene粉末按照实施例1的方法制备Ti3C2-MXene/NBR复合材料。
性能测试
1)对实施例1制备的Ti3C2-MXene粉末和改性Ti3C2-MXene粉末进行 SEM测试，结果见图1和图2，其中，图1为未改性Ti3C2-MXene粉的表面形貌图，图2为改性Ti3C2-MXene的表面形貌图。
2)对实施例1中未改性的Ti3C2-MXene和改性Ti3C2-MXene (Ti3C2-MXene-PDA-KH550)进行红外测试，同时以按照实施例2的方法仅采用聚多巴胺(PDA)对Ti3C2-MXene进行改性所得Ti3C2-MXene-PDA作为对比，结果见图3。
对比图1和图2、结合图3可以看出：改性Ti3C2-MXene表面形成了较厚的无定型的有机物层，结合图3的红外表征结果可知，Ti3C2-MXene表面接枝了大量的多巴胺和KH550，表面含有大量的OH-和NH2-，增强了 Ti3C2-MXene与橡胶基体的结合强度，进而提高了橡胶的耐磨性。
2)对实施例1～5和对比例1制备的NBR复合材料进行耐磨性测试，测试条件为：NBR复合材料与钢球(GCr15，直径6mm)对磨，试验加载力 3N，转速5cm/s，运行时间1.0h，磨损率为3次测试的平均值，结果见表1。
表1实施例1～5和对比例1制备的NBR复合材料的磨损率数值
项目案例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
磨损率(10<sup>-5</sup>mm<sup>3</sup>/( N· m) ) 3.25 3.12 3.04 3.14 3.28 7.14
从表1可以看出，添加改性的Ti3C2-MXene后NBR复合材料的耐磨性得到极大的提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将Ti3C2-MXene、多巴胺、氨基硅烷偶联剂和混合溶剂混合，进行改性，得到改性Ti3C2-MXene；
将丁腈橡胶生胶、改性Ti3C2-MXene、极性有机溶剂和硫化加工试剂混合，依次进行薄通、固化和成型，得到Ti3C2-MXene改性NBR复合材料；
所述改性的温度为50～60℃，时间为24～36h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂为KH550。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述Ti3C2-MXene、多巴胺和氨基硅烷偶联剂的质量比为(0.5～1.0)：(2～3):(8～10)。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性Ti3C2-MXene的粒径为5～20μm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丁腈橡胶生胶的型号为2665E或N220S-JSR，所述2665E的丙烯腈含量为29％，门尼粘度为66；所述N220S-JSR的丙烯腈含量41％，门尼粘度为56；所述改性Ti3C2-MXene与丁腈橡胶生胶的质量比为(1～3):100。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫化加工试剂包括ZnO、硬脂酸、促进剂TMTD、防老剂D、防焦剂CTP、促进剂MBT、促进剂CZ和硫粉。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化的温度为150～170℃，时间为20～40min，压力为8～10MPa。
8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料，所述改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料包括NBR基体和氢键掺杂于NBR基体上的改性Ti3C2-MXene，所述改性Ti3C2-MXene为多巴胺和氨基硅烷偶联剂改性Ti3C2-MXene。
9.根据权利要求8所述的改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料，其特征在于，所述改性Ti3C2-MXene/NBR复合材料的厚度为10～12mm，摩损率为(3.04～3.28)×10-5mm3/( N· m) 。
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