一种二氧化硅接枝氧化石墨烯/橡胶复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种二氧化硅接枝氧化石墨烯/橡胶复合材料的制备方法，该二氧化硅接枝氧化石墨烯/橡胶复合材料以天然橡胶为主料，配以高超耐磨炭黑、高分散白炭黑、白炭黑分散剂、二氧化硅接枝氧化石墨烯纳米粒子、硅烷偶联剂、热稳定剂HS‑80和抗硫化返原剂WK‑901为辅料，以一定的重量份配比混合，经密炼机混炼，制备出混炼胶，用挤出机挤出的方式将混炼胶制备成半成品胶。本发明采用二氧化硅接枝氧化石墨烯与天然橡胶共混制备的复合材料具有生热低、抗拉强度高、撕裂强度高、耐磨性能好、热稳定性好等特点，应用于航空轮胎胎面胶，相对于传统的胎面胶，该胶的使用安全性以及使用寿命均有提高。

主权项

一种二氧化硅接枝氧化石墨烯/橡胶复合胶料，其特征是：其原料组分的质量份配比为：1#烟片胶                                 100份硅烷偶联剂：WD‑40或KH‑845‑4               0.5~5份热稳定剂或抗硫化返原剂：HS‑80或WK‑901     0.5~3份氧化锌                                   2~8份硬脂酸                                   1~5份防老剂：4020、4010NA 、RD                   1~5份普通石蜡、微晶石蜡或莱茵蜡                1~5份不溶性硫磺                               1~5份促进剂：NOBS、NS或DZ                       0.3~3份高超耐磨炭黑：N326、N330、N339或N375        10~70份，平均粒径在10~35nm之间；白炭黑：Jc sil 150或Ultrasil 7000GR       1~5份，平均粒径在10~20nm之间；二氧化硅接枝氧化石墨烯纳米粒子           0.5~5份，平均粒径在1~25nm之间；二氧化硅接枝氧化石墨烯/橡胶复合胶料通过包括如下步骤的方法制成：（1）SiO₂溶胶的制备：在250ml锥形瓶中加入10~50g硅酸钠，20~800ml去离子水，滴加0.2~1.0ml浓盐酸，30~60℃下搅拌12~36h;将反应液倒入500ml烧杯中，加入50~200ml四氢呋喃，并加入10~100gNaCl，搅拌均匀，用分液漏斗进行分液，弃去下层清液，往上层有机液中加入5~50g无水MgSO₄静置过夜，过滤得到SiO₂溶胶；工业化生产硅酸钠、去离子水、浓盐酸、四氢呋喃、硫酸镁的用量按比例扩大；（2）氧化石墨烯混合溶液的制备：在200ml烧杯中加入0.1~1g氧化石墨，10~100ml四氢呋喃，使用功率为800‑5000W的超声波超声分散30~120min，形成均匀分散的氧化石墨烯混合溶液；工业化生产氧化石墨烯、四氢呋喃的用量按比例扩大；（3）二氧化硅接枝氧化石墨烯的制备：量取10~50ml超声分散好的氧化石墨烯混合溶液置于高压反应釜中，加入20~50mlSiO₂溶胶，将反应釜置于80℃烘箱中，恒温反应0.5~2h，过滤、洗涤、烘干得到灰黑色粉末，即为SiO₂接枝氧化石墨烯复合材料；（4）二氧化硅接枝氧化石墨烯/橡胶复合材料的制备：按配方配比称量混合，通过密炼机混炼，制备出混炼胶，用挤出机挤出的方式将混炼胶制备成半成品胶。