一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法
技术领域
本发明涉及橡胶复合材料技术领域，具体为一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法。
背景技术
杜仲的果、叶、皮、根中均含有丰富的杜仲胶，基于杜仲胶独特的结构与性能，可以开发出三大类不同用途的材料：橡胶高弹性材料、低温可塑性材料及热弹性材料，广泛应用于橡胶工业、航空航天、国防、船舶、化工、医疗、体育等国民经济各领域，产业覆盖面极广，石墨烯是一种由碳原子以杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，因此，石墨烯作为一种纳米填料，与橡胶材料复合将带来橡胶材料性能的大幅提升。
现有的石墨烯和杜仲胶作为补强材料，其提高橡胶材料性能的前提是石墨烯和杜仲胶在橡胶基体材料内要实现分散，保证石墨烯、杜仲胶与橡胶分子发生强相互作用，目前橡胶加工工艺中很难保证石墨烯的分散效果，在添加的过程中石墨烯自身容易发生团聚，导致石墨烯对橡胶材料的补强效果差，从而影响制备的橡胶复合材料的使用强度，为此，我们提出了一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、所需原料的备用：纯碳石墨烯70-80份、白炭黑30-40份、杜仲天然胶60-80份、四氢呋喃20-25份、分散剂10-20份、硅烷偶联剂10-20份、去离子水100份、防焦剂15-25份、促进剂30-40份以及硫化剂35-40份。
S2、纯碳石墨烯溶液的制备：将步骤S1中的纯碳石墨烯、白炭黑、蒸馏水和分散剂依次放入超声分散机的内部，进行高速搅拌处理，制备成分散均匀的纯碳石墨烯溶液，备用；
S3、杜仲天然胶溶液的制备：将步骤S1中的杜仲天然胶置于搅拌机中，并向搅拌机中加入四氢呋喃中，进行搅拌均匀，促进其溶解，获得所需的杜仲天然胶溶液，备用；
S4、原料的混合：将步骤S2中制备的纯碳石墨烯溶液加入到步骤S3中制备的杜仲天然胶溶液中，混合均匀，得到含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶混合溶液；
S5、混练均匀：依次向步骤S4中加入硫化剂、防焦剂、硅烷偶联剂以及促进剂，搅拌均匀，将搅拌均匀的溶液加入密炼机中进行混炼处理，得到所需的混合液，备用；
S6、真空干燥：将步骤S5中混合液浇注成膜，放入真空烘箱中干燥至恒重，得到所需的含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶的薄膜；
S7、硫化成型：将步骤S6中含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶的薄膜用平板硫化仪进行硫化处理，制备得到纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料。
进一步优化本技术方案，所述步骤S2中超声分散机的超声功率为50-80W,超声时间为30-50min。
进一步优化本技术方案，所述步骤S2中的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠中的任意一种或混合物。
进一步优化本技术方案，所述步骤S3中的搅拌的时间为10-15min,所述步骤S4中混合均匀的时间为20-25min。
进一步优化本技术方案，所述步骤S5中的防焦剂为N-环己基硫代苯二甲酰亚胺或亚硝基二苯胺中的一种，所述步骤S5中的硫化剂由锌氧粉和多异氰酸酯组合而成。
进一步优化本技术方案，所述步骤S5中的促进剂为次磺酰胺类秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类、胍类中的一种。
进一步优化本技术方案，所述步骤S6中真空烘箱的干燥温度为50-150℃，时间为6-15h。
进一步优化本技术方案，所述步骤S7中硫化仪的硫化温度为130-170℃，所述控制硫化仪硫化的压力为10-20MPa。
有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法，具备以下有益效果：
1、该基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法，本发明橡胶复合材料的制备方法工艺中将石墨烯和杜仲天然胶进行混合分散，其次加入分散剂、硅烷偶联剂、促进剂以及硫化剂，制得纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶，通过炼胶和硫化制得纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料复合材料，在制备的过程中使得石墨烯能在橡胶材料中均匀分散，有助于橡胶复合材料的力学性能、电性能以及导热性等综合性能。
2、该基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法，本发明方法工艺简单成本低廉，生产效率高、可控性好，并且能够制备高填充量的复合材料，能够满足不同工程的需要，解决了以往填充量过多，石墨烯难以分散均匀的问题，同时本发明橡胶复合材料的制备方法及步骤合理，适于规模化生产。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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。
实施例一：请参考图1，本发明公开了一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、所需原料的备用：纯碳石墨烯70-80份、白炭黑30-40份、杜仲天然胶60-80份、四氢呋喃20-25份、分散剂10-20份、硅烷偶联剂10-20份、去离子水100份、防焦剂15-25份、促进剂30-40份以及硫化剂35-40份。
S2、纯碳石墨烯溶液的制备：将步骤S1中的纯碳石墨烯、白炭黑、蒸馏水和分散剂依次放入超声分散机的内部，进行高速搅拌处理，制备成分散均匀的纯碳石墨烯溶液，超声分散机的超声功率为50W,超声时间为30min，分散剂为十二烷基苯磺酸钠,备用；
S3、杜仲天然胶溶液的制备：将步骤S1中的杜仲天然胶置于搅拌机中，并向搅拌机中加入四氢呋喃中，进行搅拌均匀，搅拌的时间为10min，促进其溶解，获得所需的杜仲天然胶溶液，备用；
S4、原料的混合：将步骤S2中制备的纯碳石墨烯溶液加入到步骤S3中制备的杜仲天然胶溶液中，混合均匀，混合均匀的时间为20min，得到含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶混合溶液；
S5、混练均匀：依次向步骤S4中加入硫化剂、防焦剂、硅烷偶联剂以及促进剂，搅拌均匀，防焦剂为N-环己基硫代苯二甲酰亚胺，硫化剂由锌氧粉和多异氰酸酯组合而成，促进剂为胍类中的一种，将搅拌均匀的溶液加入密炼机中进行混炼处理，得到所需的混合液，备用；
S6、真空干燥：将步骤S5中混合液浇注成膜，放入真空烘箱中干燥至恒重，真空烘箱的干燥温度为50℃，时间为6h，得到所需的含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶的薄膜；
S7、硫化成型：将步骤S6中含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶的薄膜用平板硫化仪进行硫化处理，硫化仪的硫化温度为130℃，硫化仪硫化的压力为10MP，制备得到纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料。
实施例二：请参考图1，本发明公开了一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、所需原料的备用：纯碳石墨烯75份、白炭黑35份、杜仲天然胶70份、四氢呋喃23份、分散剂15份、硅烷偶联剂15份、去离子水100份、防焦剂20份、促进剂35份以及硫化剂38份。
S2、纯碳石墨烯溶液的制备：将步骤S1中的纯碳石墨烯、白炭黑、蒸馏水和分散剂依次放入超声分散机的内部，进行高速搅拌处理，制备成分散均匀的纯碳石墨烯溶液，超声分散机的超声功率为60W,超声时间为40min，分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠中的混合物，备用；
S3、杜仲天然胶溶液的制备：将步骤S1中的杜仲天然胶置于搅拌机中，并向搅拌机中加入四氢呋喃中，进行搅拌均匀，搅拌的时间为13min，促进其溶解，获得所需的杜仲天然胶溶液，备用；
S4、原料的混合：将步骤S2中制备的纯碳石墨烯溶液加入到步骤S3中制备的杜仲天然胶溶液中，混合均匀，混合均匀的时间为23min，得到含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶混合溶液；
S5、混练均匀：依次向步骤S4中加入硫化剂、防焦剂、硅烷偶联剂以及促进剂，搅拌均匀，防焦剂为亚硝基二苯胺，硫化剂由锌氧粉和多异氰酸酯组合而成，促进剂为次磺酰胺类秋兰姆类，将搅拌均匀的溶液加入密炼机中进行混炼处理，得到所需的混合液，备用；
S6、真空干燥：将步骤S5中混合液浇注成膜，放入真空烘箱中干燥至恒重，真空烘箱的干燥温度为120℃，时间为10h，得到所需的含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶的薄膜；
S7、硫化成型：将步骤S6中含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶的薄膜用平板硫化仪进行硫化处理，硫化仪的硫化温度为150℃，硫化仪硫化的压力为15MP，制备得到纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料。
实施例三：请参考图1，本发明公开了一种基于纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、所需原料的备用：纯碳石墨烯80份、白炭黑40份、杜仲天然胶80份、四氢呋喃25份、分散剂20份、硅烷偶联剂20份、去离子水100份、防焦剂25份、促进剂40份以及硫化剂40份。
S2、纯碳石墨烯溶液的制备：将步骤S1中的纯碳石墨烯、白炭黑、蒸馏水和分散剂依次放入超声分散机的内部，进行高速搅拌处理，制备成分散均匀的纯碳石墨烯溶液，超声分散机的超声功率为80W,超声时间为50min，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，备用；
S3、杜仲天然胶溶液的制备：将步骤S1中的杜仲天然胶置于搅拌机中，并向搅拌机中加入四氢呋喃中，进行搅拌均匀，搅拌的时间为15min，促进其溶解，获得所需的杜仲天然胶溶液，备用；
S4、原料的混合：将步骤S2中制备的纯碳石墨烯溶液加入到步骤S3中制备的杜仲天然胶溶液中，混合均匀，混合均匀的时间为25min，得到含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶混合溶液；
S5、混练均匀：依次向步骤S4中加入硫化剂、防焦剂、硅烷偶联剂以及促进剂，搅拌均匀，防焦剂为N-环己基硫代苯二甲酰亚胺，硫化剂由锌氧粉和多异氰酸酯组合而成，促进剂为二硫代氨基甲酸盐类，将搅拌均匀的溶液加入密炼机中进行混炼处理，得到所需的混合液，备用；
S6、真空干燥：将步骤S5中混合液浇注成膜，放入真空烘箱中干燥至恒重，真空烘箱的干燥温度为150℃，时间为15h，得到所需的含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶的薄膜；
S7、硫化成型：将步骤S6中含有纯碳石墨烯和杜仲天然胶的薄膜用平板硫化仪进行硫化处理，硫化仪的硫化温度为170℃，硫化仪硫化的压力为20MP，制备得到纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料。
判断标准：通过三个实施例对比，效果最佳者为实施例二，因此，选择实施例二为最佳实施例，具体对量的改变，也属于本技术方案保护的范围。
本发明的有益效果：本发明橡胶复合材料的制备方法工艺中将石墨烯和杜仲天然胶进行混合分散，其次加入分散剂、硅烷偶联剂、促进剂以及硫化剂，制得纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶，通过炼胶和硫化制得纯碳石墨烯与杜仲天然胶共混的橡胶复合材料复合材料，在制备的过程中使得石墨烯能在橡胶材料中均匀分散，有助于橡胶复合材料的力学性能、电性能以及导热性等综合性能；本发明方法工艺简单成本低廉，生产效率高、可控性好，并且能够制备高填充量的复合材料，能够满足不同工程的需要，解决了以往填充量过多，石墨烯难以分散均匀的问题，同时本发明橡胶复合材料的制备方法及步骤合理，适于规模化生产。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
