CN112300453A

CN112300453A - 一种石墨烯改性橡胶及其制备工艺

Info

Publication number: CN112300453A
Application number: CN202011266293.XA
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Taojiang Yuanxiangju Culture Media Co ltd
Current assignee: Taojiang Yuanxiangju Culture Media Co ltd
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2021-02-02

Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性橡胶及其制备工艺，本发明之石墨烯改性橡胶，主要由以下重量份数的原料制成：天然橡胶30～50，顺丁橡胶25～30，丁苯橡胶40～45，氧化锌1～6，硬脂酸2～5，石蜡1～3，硫磺S 1～3,促进剂NOBS 2～6,高耐磨炭黑40～70，中超耐磨炉法炭黑35～60，石墨烯10～15，硫酸钙晶须10～15，硅烷偶联剂1～3。本发明还包括所述石墨烯改性橡胶的制备工艺。本发明采用石墨烯、硫酸钙晶须对橡胶混合物进行改性，所得橡胶的力学性能优异，稳定性强，使用寿命长，成本较低。

Description

一种石墨烯改性橡胶及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种改性橡胶及其制备工艺，尤其是涉及一种石墨烯改性橡胶及其制备工艺。

背景技术

目前国际上子午线轮胎占市场的80％，轿车和载重子午线轮胎分别为90％和63％。由于子午线轮胎具有耐磨，节油，乘坐舒适，牵引性、稳定性及高速性能好等特点，使其获得了极快的发展。

但是，子午线轮胎侧壁较薄，胎冠较厚，使用现有公知橡胶制造的子午线轮胎，胎侧壁与胎冠的过渡区耐环境应力性能差，易产生裂口；侧壁变形大，从而导致汽车的侧向稳定性差，制造技术要求高，影响其使用寿命，因此成本也高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种稳定性好，使用寿命长的石墨烯改性橡胶及其制备工艺。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：

本发明之石墨烯改性橡胶主要由以下重量份数的原料制成：天然橡胶(NR)30～50，顺丁橡胶(BR)25～30，丁苯橡胶(SBR)40～45，氧化锌1～6，硬脂酸2～5，石蜡1～3，硫磺S 1～3,促进剂NOBS 2～6,高耐磨炭黑(HAF)40～70，中超耐磨炉法炭黑(ISAF)35～60，石墨烯10～15，硫酸钙晶须10～15，硅烷偶联剂1～3。

优选的重量份数配比为：天然橡胶40,顺丁橡胶28,丁苯橡胶42,氧化锌2，硬脂酸4，石蜡1，硫磺S 2,促进剂NOBS 3,高耐磨炭黑50，中超耐磨炉法炭黑I 40，石墨烯12，硫酸钙晶须12，硅烷偶联剂1。

本发明之石墨烯改性橡胶的制备工艺，包括如下步骤：

(1)将硫酸钙晶须与硅烷偶联剂放到高混机中处理2～7min，得到改性硫酸钙晶须；所得改性硫酸钙晶须长径比一般为10～40，平均直径0.5～3微米；

(2)将石墨烯、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、高耐磨炭黑、促进剂NOBS、中超耐磨炉法炭黑及改性硫酸钙晶须在开炼机上混炼5～10min，辊间距1mm～2mm，辊温100℃～120℃；

(3)加入硫磺、硬脂酸、石蜡和氧化锌，混炼2～4min(优选3min)，出片。

石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。由于其具有极高的强度，细微的尺寸，易与NR、BR、SBR等界面粘合，提高与基体的相容性和界面黏结力，当受外力强迫取向时，NR、BR和SBR中的残余应力能很好地传递给石墨烯，从而提高橡胶的耐环境应力性能，并改善橡胶的强度，使轮胎在重压下也不易开裂；石墨烯在橡胶基质中分散均匀，不易团聚，使复合材料性能稳定。

石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。本发明采用石墨烯、硫酸钙晶须对橡胶混合物进行改性，所得橡胶的力学性能优异，稳定性强，使用寿命长，成本较低。

本发明之石墨烯改性橡胶，特别适于作高性能大中型载重轮胎胎侧壁胶料。自然也不排除作其它用途。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

本实施例石墨烯改性橡胶由以下重量份数的原料制成：NR 45，BR 25，SBR 40，氧化锌3，硬脂酸2，石蜡1，硫磺S1,NOBS 2，HAF 50，ISAF 40，硅烷偶联剂1，石墨烯10，硫酸钙晶须15。

制备方法：

(1)将硫酸钙晶须与硅烷偶联剂放到高混机中处理6min，得到改性硫酸钙晶须,所得改性硫酸钙晶须长径比27，平均直径2微米。

(2)将石墨烯、NR、BR、SBR、HAF、NOBS、ISAF及改性硫酸钙晶须在开炼机上混炼7min，辊间距1.5mm，辊温110℃；

(3)加入硫磺、硬脂酸、石蜡和氧化锌，混炼3min，出片。

本实施例产品力学性能测试按ATSM规定方法进行，结果见表1。

实施例2：

本实施例石墨烯改性橡胶由以下重量份数的原料制成：NR 30，BR 25，SBR45，氧化锌2，硬脂酸2，石蜡1，硫2，NOBS 3，HAF 50，ISAF 40，石墨烯15，硅烷偶联剂1，硫酸钙晶须10。

制备方法：

(1)将硫酸钙晶须与硅烷偶联剂放到高混机中处理5分钟，得到改性硫酸钙晶须；所得改性硫酸钙晶须长径比30，平均直径3微米；

(2)将石墨烯、NR、BR、SBR、HAF、NOBS、ISAF及改性硫酸钙晶须在开炼机上混炼6min，辊间距1.5mm，辊温110℃；

(3)加入硫、硬脂酸、石蜡和氧化锌，混炼3min，出片；

本实施例产品力学性能测试按ATSM规定方法进行，，结果见表1。

实施例3：

本实施例石墨烯改性橡胶轮胎由以下重量份数的原料制成：NR 50,BR 25,SBR40,氧化锌2，硬脂酸2，石蜡1，硫2,NOBS 2,HAF 40，ISAF 40，硅烷偶联剂1，石墨烯10，硫酸钙晶须10微米。

制备方法：

(1)将硫酸钙晶须与硅烷偶联剂放到高混机中处理7分钟，得到改性硫酸钙晶须,所得改性硫酸钙晶须长径比25，平均直径；

(2)将石墨烯、NR、BR、SBR、HAF、NOBS、ISAF及改性硫酸钙晶须在开炼机上混炼8min，辊间距1.5mm，辊温110℃；

(3)加入S、硬脂酸、石蜡和氧化锌，混炼3min，出片；

对比例1

本对比例除不添加石墨烯以外，其他参数及步骤与实施例1相同。

表1实施例1-3产品力学性能比较

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					硬度(邵尔A)J×m-1	95	98	96	84
撕裂强度N×mm-1	67	64	65	35
					拉伸强度MPa	13.7	14.5	14.1	6.5
扯断伸长率％	732	696	734	510

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种石墨烯改性橡胶，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：天然橡胶30～50，顺丁橡胶25～30，丁苯橡胶40～45，氧化锌1～6，硬脂酸2～5，石蜡1～3，硫磺S1～3,促进剂NOBS 2～6,高耐磨炭黑40～70，中超耐磨炉法炭黑35～60，石墨烯10～15，硫酸钙晶须10～15，硅烷偶联剂1～3。

2.根据权利要求1所述的石墨烯改性橡胶，其特征在于，其原料重量份数配比为：天然橡胶40,顺丁橡胶28,丁苯橡胶42,氧化锌2，硬脂酸4，石蜡1，硫磺S 2,促进剂NOBS 3,高耐磨炭黑50，中超耐磨炉法炭黑I 40，石墨烯12，硫酸钙晶须12，硅烷偶联剂1。

3.如权利要求1或2所述的石墨烯改性橡胶的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将硫酸钙晶须与硅烷偶联剂放到高混机中处理2～7min，得到改性硫酸钙晶须；

(3)加入硫磺、硬脂酸、石蜡和氧化锌，混炼2～4min，出片。

4.根据权利要求3所述的石墨烯改性橡胶的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，所得改性硫酸钙晶须长径比为10～40，平均直径0.5～3微米。

5.根据权利要求3哐4所述的石墨烯改性橡胶的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中，混炼时间为3min。