本发明涉及汽车用材料技术领域，具体是一种汽车用石墨烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
石墨烯是一种新兴二维碳纳米材料，它不仅具有5300w/m/k的理论导热系数，还具有很高的比表面积和杨氏模量，这些独特的性质使石墨烯被视为一种高效的热界面，热控材料，但以石墨烯为添加剂，将石墨烯均匀添加到很多基体材料中都存在难度，而且要充分发挥石墨烯的导热性能，需要在基体材料中添加较多组分的石墨烯，这无疑也增加了制备复合材料的成本。
乙丙橡胶是以乙烯、丙烯为主要单体的合成橡胶，依据分子链中单体组成的不同，有二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶之分，前者为乙烯和丙烯的共聚物，以EPM表示，后者为乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃第三单体的共聚物，以EPDM表示。两者统称为乙丙橡胶，即ethylene propylene rubber(EPR)。广泛应用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件、润滑油添加剂及其它制品。由于三元乙丙橡胶的热导率仅0.25W/m·K，大大限制了其在汽车用导热材料上的应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高热导率的汽车用石墨烯复合材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种汽车用石墨烯复合材料，按照质量百分比计，由以下原料组成：石墨烯2.2～2.9％、改性海泡石粉18～23％、三元乙丙橡胶66～74％、氟醚橡胶1.8～2.5％、蓖麻油酸钡0.4～0.7％、十二烷基硫酸钠0.3～0.6％、过氧化二叔丁烷1.3～1.6％、防老剂ODA 0.9～1.3％、防老剂H 1.1～1.4％；所述的改性海泡石粉的制备，步骤为：将海泡石粉碎成海泡石粉，烘干，将干燥后的海泡石粉与乙醚混合，超声分散得分散均匀的悬浮液，向悬浮液中加入微粉硅胶后混合回流，回流温度为82～90℃，回流时间为2～3h，分离固体，干燥后，即得改性海泡石粉。
作为本发明进一步的方案：按照质量百分比计，由以下原料组成：石墨烯2.4～2.6％、改性海泡石粉19～22％、三元乙丙橡胶68～72％、氟醚橡胶2.0～2.3％、蓖麻油酸钡0.5～0.6％、十二烷基硫酸钠0.4～0.5％、过氧化二叔丁烷1.4～1.5％、防老剂ODA 1.1～1.2％、防老剂H 1.2～1.3％；所述的改性海泡石粉的制备，步骤为：将海泡石粉碎成海泡石粉，烘干，将干燥后的海泡石粉与乙醚混合，超声分散得分散均匀的悬浮液，向悬浮液中加入微粉硅胶后混合回流，回流温度为85～88℃，回流时间为2.2～2.6h，分离固体，干燥后，即得改性海泡石粉。
作为本发明进一步的方案：按照质量百分比计，由以下原料组成：石墨烯2.6％、改性海泡石粉20％、三元乙丙橡胶70％、氟醚橡胶2.3％、蓖麻油酸钡0.6％、十二烷基硫酸钠0.5％、过氧化二叔丁烷1.5％、防老剂ODA 1.2％、防老剂H 1.3％；所述的改性海泡石粉的制备，步骤为：将海泡石粉碎成海泡石粉，烘干，将干燥后的海泡石粉与乙醚混合，超声分散得分散均匀的悬浮液，向悬浮液中加入微粉硅胶后混合回流，回流温度为86℃，回流时间为2.4h，分离固体，干燥后，即得改性海泡石粉。
所述的汽车用石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取石墨烯、改性海泡石粉、三元乙丙橡胶、氟醚橡胶、蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，备用；
(2)按比例将三元乙丙橡胶和氟醚橡胶混合均匀，得到橡胶混合物；
(3)接着通过强气流分散法将改性海泡石粉均匀地分散到橡胶混合物中，制得改性海泡石粉和橡胶的均质混合物；
(4)将该均质混合物与石墨烯共同投入至高速混合机中充分混合，然后继续按比例加入蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，经充分混合后，倒入共混挤出机中，于235～245℃温度下搅拌反应4～5h，出料，室温晾干后经成型即得所述的汽车用石墨烯复合材料。
所述的复合材料在制备汽车用导热材料方面的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用高热导率的石墨烯与氟醚橡胶以及三元乙丙橡胶相组合作为复合材料的主体，通过掺入改性海泡石粉，并采用防老剂ODA与防老剂H并用的方式，制得一种高热导率的复合材料，该复合材料不仅具有好的导热性能，还具有优异的弯曲强度、拉伸强度、热变形温度，可以广泛用作汽车用导热材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种汽车用石墨烯复合材料，按照质量百分比计，由以下原料组成：石墨烯2.2％、改性海泡石粉18％、三元乙丙橡胶74％、氟醚橡胶1.8％、蓖麻油酸钡0.4％、十二烷基硫酸钠0.3％、过氧化二叔丁烷1.3％、防老剂ODA 0.9％、防老剂H 1.1％；改性海泡石粉的制备步骤为：将海泡石粉碎成海泡石粉，烘干，将干燥后的海泡石粉与乙醚混合，超声分散得分散均匀的悬浮液，向悬浮液中加入微粉硅胶后混合回流，回流温度为82℃，回流时间为3h，分离固体，干燥后，即得改性海泡石粉。
所述的汽车用石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取石墨烯、改性海泡石粉、三元乙丙橡胶、氟醚橡胶、蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，备用；
(2)按比例将三元乙丙橡胶和氟醚橡胶混合均匀，得到橡胶混合物；
(3)接着通过强气流分散法将改性海泡石粉均匀地分散到橡胶混合物中，制得改性海泡石粉和橡胶的均质混合物；
(4)将该均质混合物与石墨烯共同投入至高速混合机中充分混合，然后继续按比例加入蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，经充分混合后，倒入共混挤出机中，于235℃温度下搅拌反应5h，出料，室温晾干后经成型即得所述的汽车用石墨烯复合材料。
实施例2
本发明实施例中，一种汽车用石墨烯复合材料，按照质量百分比计，由以下原料组成：石墨烯2.9％、改性海泡石粉23％、三元乙丙橡胶66％、氟醚橡胶2.5％、蓖麻油酸钡0.7％、十二烷基硫酸钠0.6％、过氧化二叔丁烷1.6％、防老剂ODA 1.3％、防老剂H 1.4％；改性海泡石粉的制备步骤为：将海泡石粉碎成海泡石粉，烘干，将干燥后的海泡石粉与乙醚混合，超声分散得分散均匀的悬浮液，向悬浮液中加入微粉硅胶后混合回流，回流温度为90℃，回流时间为2h，分离固体，干燥后，即得改性海泡石粉。
所述的汽车用石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取石墨烯、改性海泡石粉、三元乙丙橡胶、氟醚橡胶、蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，备用；
(2)按比例将三元乙丙橡胶和氟醚橡胶混合均匀，得到橡胶混合物；
(3)接着通过强气流分散法将改性海泡石粉均匀地分散到橡胶混合物中，制得改性海泡石粉和橡胶的均质混合物；
(4)将该均质混合物与石墨烯共同投入至高速混合机中充分混合，然后继续按比例加入蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，经充分混合后，倒入共混挤出机中，于245℃温度下搅拌反应4h，出料，室温晾干后经成型即得所述的汽车用石墨烯复合材料。
实施例3
本发明实施例中，一种汽车用石墨烯复合材料，按照质量百分比计，由以下原料组成：石墨烯2.4％、改性海泡石粉19％、三元乙丙橡胶72％、氟醚橡胶2.0％、蓖麻油酸钡0.5％、十二烷基硫酸钠0.4％、过氧化二叔丁烷1.4％、防老剂ODA 1.1％、防老剂H 1.2％；改性海泡石粉的制备步骤为：将海泡石粉碎成海泡石粉，烘干，将干燥后的海泡石粉与乙醚混合，超声分散得分散均匀的悬浮液，向悬浮液中加入微粉硅胶后混合回流，回流温度为85℃，回流时间为2.6h，分离固体，干燥后，即得改性海泡石粉。
所述的汽车用石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取石墨烯、改性海泡石粉、三元乙丙橡胶、氟醚橡胶、蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，备用；
(2)按比例将三元乙丙橡胶和氟醚橡胶混合均匀，得到橡胶混合物；
(3)接着通过强气流分散法将改性海泡石粉均匀地分散到橡胶混合物中，制得改性海泡石粉和橡胶的均质混合物；
(4)将该均质混合物与石墨烯共同投入至高速混合机中充分混合，然后继续按比例加入蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，经充分混合后，倒入共混挤出机中，于235℃温度下搅拌反应5h，出料，室温晾干后经成型即得所述的汽车用石墨烯复合材料。
实施例4
本发明实施例中，一种汽车用石墨烯复合材料，按照质量百分比计，由以下原料组成：石墨烯2.6％、改性海泡石粉22％、三元乙丙橡胶68％、氟醚橡胶2.3％、蓖麻油酸钡0.6％、十二烷基硫酸钠0.5％、过氧化二叔丁烷1.5％、防老剂ODA 1.2％、防老剂H 1.3％；改性海泡石粉的制备步骤为：将海泡石粉碎成海泡石粉，烘干，将干燥后的海泡石粉与乙醚混合，超声分散得分散均匀的悬浮液，向悬浮液中加入微粉硅胶后混合回流，回流温度为88℃，回流时间为2.2h，分离固体，干燥后，即得改性海泡石粉。
所述的汽车用石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取石墨烯、改性海泡石粉、三元乙丙橡胶、氟醚橡胶、蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，备用；
(2)按比例将三元乙丙橡胶和氟醚橡胶混合均匀，得到橡胶混合物；
(3)接着通过强气流分散法将改性海泡石粉均匀地分散到橡胶混合物中，制得改性海泡石粉和橡胶的均质混合物；
(4)将该均质混合物与石墨烯共同投入至高速混合机中充分混合，然后继续按比例加入蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，经充分混合后，倒入共混挤出机中，于245℃温度下搅拌反应4h，出料，室温晾干后经成型即得所述的汽车用石墨烯复合材料。
实施例5
本发明实施例中，一种汽车用石墨烯复合材料，按照质量百分比计，由以下原料组成：石墨烯2.6％、改性海泡石粉20％、三元乙丙橡胶70％、氟醚橡胶2.3％、蓖麻油酸钡0.6％、十二烷基硫酸钠0.5％、过氧化二叔丁烷1.5％、防老剂ODA 1.2％、防老剂H 1.3％；改性海泡石粉的制备步骤为：将海泡石粉碎成海泡石粉，烘干，将干燥后的海泡石粉与乙醚混合，超声分散得分散均匀的悬浮液，向悬浮液中加入微粉硅胶后混合回流，回流温度为86℃，回流时间为2.4h，分离固体，干燥后，即得改性海泡石粉。
所述的汽车用石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取石墨烯、改性海泡石粉、三元乙丙橡胶、氟醚橡胶、蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，备用；
(2)按比例将三元乙丙橡胶和氟醚橡胶混合均匀，得到橡胶混合物；
(3)接着通过强气流分散法将改性海泡石粉均匀地分散到橡胶混合物中，制得改性海泡石粉和橡胶的均质混合物；
(4)将该均质混合物与石墨烯共同投入至高速混合机中充分混合，然后继续按比例加入蓖麻油酸钡、十二烷基硫酸钠、过氧化二叔丁烷、防老剂ODA、防老剂H，经充分混合后，倒入共混挤出机中，于240℃温度下搅拌反应4.5h，出料，室温晾干后经成型即得所述的汽车用石墨烯复合材料。
对比例1
在实施例5的基础上，将改性海泡石粉替换为海泡石粉，其余与实施例5完全相同。
对比例2
在实施例5的基础上，将改性海泡石粉替换为滑石粉，其余与实施例5完全相同。
对比例3
在实施例5的基础上，将氟醚橡胶替换为氟橡胶，其余与实施例5完全相同。
对比例4
在实施例5的基础上，将防老剂H替换为防老剂ODA，其余与实施例5完全相同。
表1各例制得的复合材料的性能结果
对上述实施例1～5以及对比例1～4制得的复合材料进行性能测试，结果如表1所示。由表1可以看出：与对比例1～4相比，实施例1～5制得的复合材料的导热性能具有明显的优势，而且实施例1～5制得的复合材料在弯曲强度、拉伸强度方面优势明显，热变形温度较高而熔融指数较低，在复合材料中具有突出的优势。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。