现今,橡胶在我们日常的生活中随处可见,大到交通运输、军事国防,小到家家户户的衣食住行都有着它的身影,支撑着我们的日常生活。随着生活质量的提高,过去的橡胶制品已经远远不能满足我们现今的生活水平,进而出现了各种各样的改性橡胶产品及材料,以满足我们日常生活的标准,而最为直观的就属我们的小汽车,应用最多的要数轮胎了,既要经济又要耐磨损,抗爆裂。
轮胎(图片素材来源网络)而通常企业若是想要提高轮胎的技术水准,那么免不了的就需要从材料上入手,对材料进行改造,制定新工艺配方,以提高提高材料的各种性能。而对于橡胶的补强改性的工艺上,通常的做法就是添加一定比例的补强剂,也就是炭黑,以便增强橡胶制品的综合性能。然而,炭黑是一种污染严重的材料,在制备过程中造成的能耗也很大。为此,人们不得不开发其他补强剂以便能够代替炭黑。
轮胎(图片素材来源网络)氧化石墨烯作为一种纳米材料,其特殊的电子结构和尺寸,使得它在熔点、磁性、光学、导热和导电等方面都具备优良的特性,若是以其为改性添加物料,所制备出来的复合材料在力学性能、导电性能、热学性能及气体阻隔性都有显著的改善和提高。由于石墨烯材料的优异性能,是当今21世纪的材料新宠,石墨烯/橡胶复合材料就成了企业争相研究的对象了。而制备石墨烯/橡胶复合材料的主要方法主要有:溶液共混法、机械共混法和乳液共混法三种,
现下若是制备石墨烯/橡胶复合材料则可以采用乳液共混法,采用此法可以有效避免在快速的共絮凝过程中石墨烯(GO)的团聚,从而制得综合性能更好的复合材料。石墨烯/橡胶复合材料的制备主要有以下步骤。首先,制备GO材料,采用改性Hummers法制备,并多次水洗、酸洗、离心和干燥提纯GO,在鼓风干燥箱中60°C的条件下干燥24小时,干燥好的材料保存备用。
其次,GO/NR-NBR复合材料的制备,主要原材料:石墨、高锰酸钾、浓硫酸、硝酸钠、双氧水、无水氯化钙、硬脂酸、氧化锌、NR乳胶(即橡胶)和NBR乳胶(即丁腈橡胶),外加辅料N-环已基-2苯并噻唑次磺酰胺、2,2-二硫代二苯并噻唑和硫磺,将以上原材料按照一定比例调制好混合液,且用超声分散GO2h,再将混合液经真空干燥箱烘干、密炼机塑炼、混炼及硫化等加工方式制备。
通过乳液共混法就可以将上述原材料制备成石墨烯/橡胶-丁腈橡胶复合材料,此复合材料的力学性能都得到了很大的提升,若想进一步提升复合材料定伸应力和邵氏硬度的话,可以通过增加石墨烯的含量实现。而此种复合材料能够实现量产的话,将可以极大地提升我们的生活水平。