一种高模量、低生热的碳纳米管/橡胶复合材料制备方法

摘要

一种高模量、低生热的碳纳米管/橡胶复合材料制备方法，属于橡胶纳米复合材料技术领域。其特征在于，利用等离子体改性的方法在碳纳米管表面沉积一层1~2nm的聚丙烯酸无定形层，将这种改性后的碳纳米管与硅烷偶联剂通过机械共混的方法加入到橡胶中，并采用高温状态下热辊处理的技术进一步增强其界面结合作用，并提高分散；高温高压状态下硫化得到改性碳纳米管/橡胶复合材料。所述的碳纳米管是普通的碳纳米管或具有一维取向排列结构的碳纳米管束，所述的橡胶是指天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、丁苯橡胶或顺丁橡胶。本发明所制备的复合材料的拉伸强度有较大程度的提高，而模量提高程度尤为明显，同时压缩生热量大幅度降低。

主权项

一种高模量、低生热的碳纳米管/橡胶复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1).将碳纳米管置于等离子体反应容器中，抽真空至10‑50Pa，通入氩气或者氧气，调节腔室压力为10‑70Pa，预热时间2‑7分钟；后于功率30‑100W下辉光放电处理2‑15min，停止辉光放电反应，取出碳纳米管，空气中停放1‑10分钟得到等离子体处理的碳纳米管；选用的碳纳米管是一种具有一维取向排列结构的碳纳米管束，平均长度50～100微米；(2).在容器中，依次加入水或苯类溶剂、丙烯酸、过硫酸铵、等离子体处理的碳纳米管，于50～120℃下搅拌10～30h；所得产物离心，取下层固体，并用丙酮洗涤3～5次直至纯净，于60‑100℃下真空干燥12‑48小时，即完成对碳纳米管的改性；以碳纳米管用量为单位质量1，丙烯酸与碳纳米管用量质量比为15:1～30:1，过硫酸铵与碳纳米管用量质量比为0.1:1～0.5:1，反应温度50～120℃，反应时间为10～30h；(3).采用机械共混法，将硅烷偶联剂和改性后的碳纳米管加入到橡胶中，停放1～5h得到混炼胶；将上述得到的混炼胶在90～180℃的开炼机上进行热辊处理得到橡胶纳米复合材料，处理时间为2～10分钟；将氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂、硫黄利用机械共混的方法加入到上述橡胶纳米复合材料中。