一种石墨烯改性的耐磨橡胶的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶材料领域，尤其涉及一种提高橡胶的耐磨性，拉伸强度的石墨烯 改性的耐磨橡胶。
【背景技术】
[0002] 橡胶是具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作 用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外 力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，并具有较佳的物理力学性能和化学稳定性。橡胶 是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。传统的 橡胶制品不耐候、不经用、耐摩擦性能低、容易龟裂、拉伸强度差，使得橡胶制品的使用寿命 短、成本较高。
[0003] 2004年英国曼彻斯顿大学的Geim和Novoselov通过胶带剥离高定向石墨获得了 独立存在的二维石墨稀（Gra_phene，GN)晶体以来，石墨稀已经成为材料科学领域极受关注 的研究热点之一。石墨烯，实际上就是单原子层的石墨，它拥有独特的二维结构和优异的力 学、热力学、光学和电学性能。
[0004] 石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，至吸 收2. 3%的光，导热系数高达5300W/m?k，高于碳纳米管和金刚石。石墨稀是一种由碳原子 构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大，高化学反应活性，高填充性的特 点。
[0005] 中国专利公布号CN102093607A，公布日2011年6月15日，名称为一种高强度高弹 性耐油橡胶，该申请案公开了一种高强度高弹性耐油橡胶，由氢化丁腈橡胶100份、热稳定 剂10-20份、增塑剂10-15份、补强剂10-25份、硫化剂1-2份、助交联剂1-5份、过氧化物 硫化剂2-5份组成。其不足之处在于，该配方生产出来的橡胶耐热性能、耐油性能效果佳但 是其韧性，耐摩擦性能差。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于为了解决传统的橡胶制品不耐候、不经用、耐摩擦性能低、容易 龟裂、拉伸强度差，使得橡胶制品的使用寿命短、成本较高的缺陷而提供一种提高橡胶的耐 磨性，拉伸强度的石墨烯改性的耐磨橡胶。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种石墨稀改性的耐磨橡胶，包括合成橡胶、硫化促进剂、填充料、增塑剂，所述耐磨橡 胶还包括石墨烯与助剂，各组分在橡胶中的重量百分比分别为合成橡胶48. 9-56. 5%、硫化 促进剂1. 5-2. 5%、石墨烯8-18%、填充料25-30%、增塑剂1. 5-5%与助剂0. 1-3%。在本技术 方案中，石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大， 高化学反应活性，高填充性的特点；在橡胶中加入石墨烯提高橡胶的强度，石墨烯润滑效果 好，因此可提高橡胶的耐摩擦性。
[0008] 作为优选，助剂为聚酰亚胺纤维、N，N-二乙基乙醇胺、光催化剂二氧化钛与石棉 纤维的混合物。在本技术方案中，石棉纤维与聚酰亚胺纤维的加入可以使得橡胶的耐热性 显著提高，提高橡胶的韧性，提高橡胶的耐蚀性，使得橡胶的耐摩擦性能增加；纳米二氧化 钛具有良好的光催化活性、化学稳定性、热稳定性、无二次污染、安全无毒等优点，在自然光 照射的条件下就能够催化分解细菌和污染物，长期存在于自然环境中具有优异的环境友好 性，N，N-二乙基乙醇胺使得石墨烯在体系中分散性更好以及更加均匀。
[0009] 作为优选，聚酰亚胺纤维、N，N_二乙基乙醇胺、光催化剂二氧化钛与石棉纤维的质 量比为 1:2 :1_3 :1_5。
[0010] 作为优选，石墨烯为粒径分布于10纳米-100微米的黑色粉末，是由单层-1000层 相平行或接近于平行的石墨烯片层构成的碳质材料，比表面积为50-1500m2 /g。
[0011] 作为优选，所述石墨烯中，碳元素与非碳元素质量比大于4:1，非碳元素选自氟、 氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或几种。
[0012] 作为优选，合成橡胶选自丁腈橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、乙丙 橡胶、氯丁橡胶中的一种或几种，填充料选自炭黑、碳酸钙、硫酸钡、硫酸锌、钛白粉、滑石粉 中的一种或几种。
[0013] 作为优选，所述石墨烯还包含有各种官能团的改性石墨烯，如羟基、羧基、羰基、氮 基、氨基中的一种或几种。
[0014] 作为优选，石墨烯在加入前，在磁场强度5000-5250GS，同时超声波条件下超声分 散 30-45min。
[0015] 本发明的有益效果是，在橡胶中加入石墨烯提高橡胶的强度，石墨烯润滑效果好， 因此可提高橡胶的耐摩擦性；石棉纤维与聚酰亚胺纤维的加入可以使得橡胶的耐热性显著 提尚。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合具体实施例，对本发明作进一步的解释： 本发明中，若非特指，所采用的原料均可从市场购得或是本领域常用的，下述实施例中 的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0017] 本发明中涉及到的橡胶所需的原料均为市售原料，其中，合成橡胶选自丁腈橡胶、 硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶中的一种或几种，填充料选自 炭黑、碳酸钙、硫酸钡、硫酸锌、钛白粉、滑石粉中的一种或几种，填充料还可以是含硫酸镁 的白云石、含硅酸钙的硅石灰、含硫酸盐的重晶石、石膏、含无定性炭的石黑、煤粉及其他含 硅的粉石英(硅藻土 )、石棉、叶腊石、煤矸石、油页岩等；硫化促进剂为纳米氧化锌或硫磺； 增塑剂购自淮南瑞盈环保材料有限公司。
[0018] 聚酰亚胺纤维钩子江苏省连云港市的奥神新材料有限责任公司；石棉纤维购自涞 源磊丰保温摩擦材料有限公司。
[0019] 石墨烯原料，石墨烯粉、石墨烯浆料为市售，购自宁波墨西科技有限公司。
[0020] 石墨烯为粒径分布于10纳米-100微米的黑色粉末，是由单层-1000层相平行或 接近于平行的石墨烯片层构成的碳质材料，比表面积为50-1500m2/g;碳元素与非碳元素 质量比大于4:1，非碳元素选自氟、氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或几种。
[0021] 石墨烯也可以包含有各种官能团的改性石墨烯，如羟基、羧基、羰基、氮基、氨基中 的一种或几种。