CN114605840A - 石墨烯环烷油浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯环烷油浆料及其制备方法，按照质量份数，由以下各个组分组成：环烷油：50‑70份；改性石墨烯粉体：2‑10份；碳纳米管2‑10份；丙烯酰氯10‑20份；液体橡胶10‑20份，本发明通过对石墨烯和碳纳米管进行改性，从而更好与柔性橡胶相结合，从而达到耐磨防静电的效果。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶制品领域，尤其涉及一种石墨烯环烷油浆料及其制备方法。
背景技术
橡胶根据其使用的特性，对于不同的橡胶就需要增加的不同的物质，从而改变其相关的性能，例如对于电子元器件的外包装所采用的橡胶，就需要确保具有较高的导电性，从而消除静电造成的影响，而对于轮胎等物体，就需要确保其有较强的摩擦力和较高的柔韧性。
为改善橡胶的弹性、柔韧性、易加工性、易混炼性等特性，通常需加入特定的物质以及橡胶油来达到目的。但在实际使用当中，因为用途不同，使用的行业不同，对橡胶的物化性能就有着许多具体的差别，所以就又派生出许多功能性的橡胶名称和型号，而汽车雨刮器，是对车辆的玻璃进行摩擦从而消除水雾的装置，而在摩擦的过程中就会产生静电，且汽车雨刮器还需要保证其具有较高的柔韧性以及耐磨性能，因此如何解决这个问题，是我们急需解决的。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种石墨烯环烷油浆料的制备方法，通过对石墨烯和碳纳米管进行改性，从而更好与柔性橡胶相结合，从而达到耐磨防静电的效果。
为实现上述目的，本发明提供一种石墨烯环烷油浆料，按照质量份数，由以下各个组分组成：
环烷油：50-70份；
改性石墨烯粉体：2-10份；
碳纳米管2-10份；
丙烯酰氯10-20份；
液体橡胶10-20份。
作为优选，按照质量份数，由以下各个组分组成：
环烷油：60份；
改性石墨烯粉体：3份；
碳纳米管7份；
丙烯酰氯15份；
液体橡胶15份。
作为优选，所述改性石墨烯粉体所采用的石墨烯粉体的分子粒径小于5um，且在50-100摄氏度的烘箱中放置24小时以上，使得石墨烯粉体的含水量低于0.5％。
作为优选，改性石墨烯的获取方式包括化学改性和电离改性；化学改性的方式为将硅烷偶联剂按照石墨烯粉体质量的1-3％进行添加，混合均匀后进行反应1-2小时，即得到改性石墨烯粉体；电离改性的方式为利用电子轰击石墨烯靶材，从而实现对石墨烯的电离改性。
作为优选，所述碳纳米管经过改性处理得到，改性的过程如下：将碳纳米管进行超声波预处理，然后进行酸化改性，从而得到改性碳纳米管。
作为优选，所述液体橡胶为低分子量的丁二烯、异丁烯、异戊二烯、丁腈和乙丙中的至少一种。
本发明还公开了一种石墨烯环烷油浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按照质量分数分别称取一定量的石墨烯和碳纳米管，然后将石墨烯和碳纳米管分别进行改性，得到改性后的石墨烯粉体和碳纳米管；
将丙烯酰氯与碳纳米管进行混合，待混合均匀后与改性石墨烯粉体、液体橡胶进行共聚，搅拌均匀后再添加至环烷油，即得到石墨烯环烷油浆料；
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的石墨烯环烷油浆料及其制备方法，通过对石墨烯和碳纳米管进行改性，从而改变其相关的化学特性，使得石墨烯粉体表面和碳纳米管的表面出现较多的官能团，从而更好与丙烯酰氯进行结合，使得碳纳米材料和石墨烯粉体表面具有较高的化学活性，确保与聚合物基体间有良好的结合力，并提高碳纳米材料在聚合物基体中的分散程度，进而在形成复合材料后能顺利地将载荷转移到碳纳米材料上，使碳纳米材料起到增强、增韧的作用，显著提高改性复合材料的导电性和耐磨性能。
附图说明
图1为本发明的步骤流通图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述，当然本发明的技术方案不仅仅于此，在不付出创造性劳动前提下对本申请进行的改进，都属于本发明的保护范围。
请参阅图1，本发明公开了一种石墨烯环烷油浆料，按照质量份数，由以下各个组分组成：环烷油：50-70份；改性石墨烯粉体：2-10份；碳纳米管2-10份；丙烯酰氯10-20份；液体橡胶10-20份。作为最佳选择；按照质量份数，由以下各个组分组成：环烷油：60份；改性石墨烯粉体：3份；碳纳米管7份；丙烯酰氯15份；液体橡胶15份。
在具体的实施过程中，改性石墨烯粉体所采用的石墨烯粉体的分子粒径小于5um，且在50-100摄氏度的烘箱中放置24小时以上，使得石墨烯粉体的含水量低于0.5％。改性石墨烯的获取方式包括化学改性和电离改性；化学改性的方式为将硅烷偶联剂KH570按照石墨烯粉体质量的1-3％进行添加，混合均匀后进行反应1-2小时，即得到改性石墨烯粉体；电离改性的方式为利用电子轰击石墨烯靶材，从而实现对石墨烯的电离改性；在本实施例中，选用的石墨烯粉体的粒径小于5um，从而在使用的过程中能重复与碳纳米管进行混合，两者结合的更加紧密，而对石墨烯粉体进行烘干处理，是为了避免水份对石墨烯粉体改性过程中的影响，避免石墨烯粉体出现团聚，从而影响改性过程，当对石墨烯粉体进行改性时，无论是利用化学改性还是电离改性，其根本目的是改变石墨烯表面的活化性能，将石墨烯进行氧化处理，得到氧化石墨烯，将功能化基团与氧化石墨烯表面的“含氧基团”进行“缝合”，由于氧化石墨烯上存在羧基(-COOH)、羟基(-OH)和环氧基(-O-)、羰基(C＝O)等活性基团，能与一些小分子或大分子之间反应，因而可以利用这些基团与其他分子之间的化学反应对石墨烯表面进行共价键功能化；同时利用“π-π”相互作用，离子键以及氢键的超分子作用使得石墨烯表面得到修饰，从而提高石墨烯的分散性，且由于石墨烯本身具有高度的共轭体系，从而以与同样具有“π-π”的共轭结构或者含有芳香结构的小分子和聚合物发生较强的“π-π”相互效果，从而引入其他成分。
碳纳米管经过改性处理得到，改性的过程如下：将碳纳米管进行超声波预处理，然后进行酸化改性，从而得到改性碳纳米管。在具体的使用过程中，首先将碳纳米管进行超声波处理，使得碳纳米管进行分散，然后依次加入4mol/L氢氧化钠溶液、浓硫酸和浓硝酸，从而在碳纳米管表面形成可接枝羧基、羟基和羰基的官能团，进行超声处理，不仅能有效使得碳纳米管进行分散，还能增加碳纳米管上的活化点，并且消除非晶碳改善碳纳米管的结晶度；当碳纳米管经过改性后，表面具有了多个活化基团，从而可与改性后的石墨烯粉体与丙烯酰氯进行有效进行结合或者共轭，生成稳定的化合物。
液体橡胶为低分子量的丁二烯、异丁烯、异戊二烯、丁腈和乙丙中的至少一种。
本申请还公开了一种石墨烯环烷油浆料的制备方法，制备方法包括以下步骤：
按照质量分数分别称取一定量的石墨烯和碳纳米管，然后将石墨烯和碳纳米管分别进行改性，得到改性后的石墨烯粉体和碳纳米管；
将丙烯酰氯与碳纳米管进行混合，待混合均匀后与改性石墨烯粉体、液体橡胶进行共聚，搅拌均匀后再添加至环烷油，即得到石墨烯环烷油浆料。
在本实施例中，对于经过改性之后的碳纳米管和石墨烯粉体，其表面都具有一定的活化官能团，而为了使得这三者的结合更加稳定，就需要预先将碳纳米管与丙烯酰氯先进行结合，经过浓硫酸和弄硝酸组成的混合体系对碳纳米管进行处理后，会在碳纳米管的表面产生羟基，利用羟基作为接枝反应点，与丙烯酰氯单体进行反应，实现了丙烯酰氯与碳纳米管的原位共聚，从而与石墨烯粉体和液体橡胶进行混合后，碳纳米管与液体橡胶发生共交联，且碳纳米管上的其他官能团，利用羧基与改性之后的石墨烯粉体上的羟基反应，从而结合在一起，同时丙烯酰氯与石墨烯粉体表面的官能团反应生成芳香族化合物，从而在“π-π”的共轭体系下，结合更加稳定。
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明：
实施例一：
称取环烷油50份；改性石墨烯粉体5份；碳纳米管10份；丙烯酰氯15份；液体橡胶20份，
然后将石墨烯粉体中进行烘干处理，将硅烷偶联剂KH570按石墨烯粉体重量的1对石墨烯粉体进行表面处理，处理时间1小时,得到改性后的石墨烯粉体；
将碳纳米管先进行超声处理，然后经过氢氧化钠、浓硫酸和浓硝酸处理，得到改性后的碳纳米管；
将改性后的碳纳米管与丙烯酰氯进行混合，待混合完毕后加入改性后的石墨烯粉体、环烷油与液体橡胶，在600转/秒，处理时间2小时，用细度刮板与激光粒度分析仪分别检测浆料分散效果。然后用1000目的过滤器过滤分散好的浆料，包装后即为成品的石墨烯环烷油浆料。
实施例二：
称取环烷油60份；改性石墨烯粉体3份；碳纳米管7份；丙烯酰氯15份和液体橡胶15份；
然后将石墨烯粉体中进行烘干处理，将硅烷偶联剂KH570按石墨烯粉体重量的1对石墨烯粉体进行表面处理，处理时间1小时,得到改性后的石墨烯粉体；
将碳纳米管先进行超声处理，然后经过氢氧化钠、浓硫酸和浓硝酸处理，得到改性后的碳纳米管；
将改性后的碳纳米管与丙烯酰氯进行混合，待混合完毕后加入改性后的石墨烯粉体、环烷油与液体橡胶，在600转/秒，处理时间2小时，用细度刮板与激光粒度分析仪分别检测浆料分散效果。然后用1000目的过滤器过滤分散好的浆料，包装后即为成品的石墨烯环烷油浆料。
实施例三：
称取环烷油60份；改性石墨烯粉体7份；碳纳米管3份；丙烯酰氯15份和液体橡胶15份；
然后将石墨烯粉体中进行烘干处理，将硅烷偶联剂KH570按石墨烯粉体重量的1对石墨烯粉体进行表面处理，处理时间1小时,得到改性后的石墨烯粉体；
将碳纳米管先进行超声处理，然后经过氢氧化钠、浓硫酸和浓硝酸处理，得到改性后的碳纳米管；
将改性后的碳纳米管与丙烯酰氯进行混合，待混合完毕后加入改性后的石墨烯粉体、环烷油与液体橡胶，在600转/秒，处理时间2小时，用细度刮板与激光粒度分析仪分别检测浆料分散效果。然后用1000目的过滤器过滤分散好的浆料，包装后即为成品的石墨烯环烷油浆料。
对比例一：
称取环烷油50份；改性石墨烯粉体5份；碳纳米管10份；丙烯酰氯15份；液体橡胶20份，
然后将石墨烯粉体中进行烘干处理，将硅烷偶联剂KH570按石墨烯粉体重量的1对石墨烯粉体进行表面处理，处理时间1小时,得到改性后的石墨烯粉体；
将后的碳纳米管与丙烯酰氯进行混合，待混合完毕后加入改性后的石墨烯粉体、环烷油与液体橡胶，在600转/秒，处理时间2小时，用细度刮板与激光粒度分析仪分别检测浆料分散效果。然后用1000目的过滤器过滤分散好的浆料，包装后即为成品的石墨烯环烷油浆料。
对比例2：
称取环烷油50份；改性石墨烯粉体5份；碳纳米管10份；丙烯酰氯15份；液体橡胶20份，
然后将石墨烯粉体中进行烘干处理，然后将碳纳米管先进行超声处理，然后经过氢氧化钠、浓硫酸和浓硝酸处理，得到改性后的碳纳米管；
将改性后的碳纳米管与丙烯酰氯进行混合，待混合完毕后加入改性后的石墨烯粉体、环烷油与液体橡胶，在600转/秒，处理时间2小时，用细度刮板与激光粒度分析仪分别检测浆料分散效果。然后用1000目的过滤器过滤分散好的浆料，包装后即为成品的石墨烯环烷油浆料。
对比例3：
称取环烷油50份；改性石墨烯粉体5份；碳纳米管10份；液体橡胶20份；
然后将石墨烯粉体中进行烘干处理，将硅烷偶联剂KH570按石墨烯粉体重量的1对石墨烯粉体进行表面处理，处理时间1小时,得到改性后的石墨烯粉体；
将碳纳米管先进行超声处理，然后经过氢氧化钠、浓硫酸和浓硝酸处理，得到改性后的碳纳米管；
将改性后的碳纳米管与丙烯酰氯进行混合，待混合完毕后加入改性后的石墨烯粉体、环烷油与液体橡胶，在600转/秒，处理时间2小时，用细度刮板与激光粒度分析仪分别检测浆料分散效果。然后用1000目的过滤器过滤分散好的浆料，包装后即为成品的石墨烯环烷油浆料。
将以上六个具体实施方式所得到的石墨烯环烷油浆料采用同一工艺，添加同样的材料生产得到汽车雨刮器，然后对得到的汽车雨刮器进行测试：
通过对以上实施例与对比例进行分析可知，在实施例一至实施例三中，通过添加不同份数的碳纳米管，可以明显看到随着碳纳米管添加量的不断降低，整体的强度在逐渐下降，这是碳纳米管本身所带来的物理特性，经过各个比较，从而确定实施例二作为最优比例，而对比例一、对比例二和对比例三与实施例一相比，分别是不对碳纳米管、石墨烯粉体和不添加丙烯酰氯，从而与实施例一相比，就能明显看到无论是拉伸率还是导热系数以及相对应的体积电阻率，都出现了明显的差异，这是因为没有经过改性处理，碳纳米管或者石墨烯粉体表面缺乏对应的活化点，从而无法进行有效的结合，使得整体的性能大幅下降，而没有添加丙烯酰氯，就会使得石墨烯粉体与碳纳米管无法进行有效的结合，从而降低整体性能。使得得到的产品无法满足需求。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种石墨烯环烷油浆料，其特征在于，按照质量份数，由以下各个组分组成：
环烷油：50-70份；
改性石墨烯粉体：2-10份；
碳纳米管2-10份；
丙烯酰氯10-20份；
液体橡胶10-20份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯环烷油浆料，其特征在于，按照质量份数，由以下各个组分组成：
环烷油：60份；
改性石墨烯粉体：3份；
碳纳米管7份；
丙烯酰氯15份；
液体橡胶15份。
3.根据权利要求1所述的石墨烯环烷油浆料，其特征在于，所述改性石墨烯粉体所采用的石墨烯粉体的分子粒径小于5um，且在50-100摄氏度的烘箱中放置24小时以上，使得石墨烯粉体的含水量低于0.5%。
4.根据权利要求3所述的石墨烯环烷油浆料，其特征在于，改性石墨烯的获取方式包括化学改性和电离改性；化学改性的方式为将硅烷偶联剂按照石墨烯粉体质量的1-3%进行添加，混合均匀后进行反应1-2小时，即得到改性石墨烯粉体；电离改性的方式为利用电子轰击石墨烯靶材，从而实现对石墨烯的电离改性。
5.根据权利要求1所述的石墨烯环烷油浆料，其特征在于，所述碳纳米管经过改性处理得到，改性的过程如下：将碳纳米管进行超声波预处理，然后进行酸化改性，从而得到改性碳纳米管。
6.根据权利要求1所述的石墨烯环烷油浆料，其特征在于，所述液体橡胶为低分子量的丁二烯、异丁烯、异戊二烯、丁腈和乙丙中的至少一种。
7.一种石墨烯环烷油浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
按照质量分数分别称取一定量的石墨烯和碳纳米管，然后将石墨烯和碳纳米管分别进行改性，得到改性后的石墨烯粉体和碳纳米管；
将丙烯酰氯与碳纳米管进行混合，待混合均匀后与改性石墨烯粉体、液体橡胶进行共聚，搅拌均匀后再添加至环烷油，即得到石墨烯环烷油浆料。
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2022
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