具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料、其制法和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有抗溶剂性的石墨烯‑丁基橡胶材料、其制法和应用。所述具有抗溶剂性的石墨烯‑丁基橡胶材料包括质量比为100∶10～30的丁基橡胶和石墨烯‑丁基橡胶母胶，所述石墨烯‑丁基橡胶母胶主要由改性石墨烯与丁基橡胶复合形成；优选的，所述石墨烯‑丁基橡胶母胶中，石墨烯所占的质量分数为5～10％。本发明专利技术通过将表面改性的石墨烯和丁基胶液进行混合后制成母胶，再以此母胶制成橡胶材料，可以使石墨烯在所获橡胶材料中无序排列且多向密布堆叠，从而更为有效的阻挡腐蚀介质逐步腐蚀并透过密封垫层。

With the solvent resistance of graphene butyl rubber material, its preparation method and Application

The invention discloses a graphene butyl rubber material, solvent resistance has its preparation method and application. The solvent resistance of graphene Ding Ji rubber material includes a mass ratio of 100: 10 to 30 of the Ding Ji rubber and graphene Ding Ji rubber masterbatch, the graphene Ding Ji rubber masterbatch mainly by modified graphene and Ding Ji rubber composite formation; preferably, the graphene Ding Ji rubber masterbatch, graphene for the mass fraction of 5 ~ 10%. The surface modification of graphene and liquid butyl rubber of mixing base glue, then base glue made of rubber material, can make graphene in the rubber material in the disordered and dense multi stack, which is more effective in blocking the corrosive medium and corrosion gradually through the sealed cushion.

【技术实现步骤摘要】
具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料、其制法和应用
本专利技术涉及一种橡胶材料，特别涉及一种具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料、其制法和应用，属于材料

技术介绍
密封垫，是一种用于机械、设备、管道等内部有流体通过的地方，适用于内外部，起到密封作用的材料。目前，大多数密封垫为橡胶密封垫，其具有耐真空、耐强氧化剂和耐药品性等特点，被广泛的应用于国防和民生工业。而丁基橡胶作为合成橡胶的一种，它由异丁烯和少量异戊二烯两种单体聚合反应而成。丁基橡胶具有良好的化学稳定性、热稳定性、气密性和水密性。因此丁基橡胶通常被用于制造成各式垫圈。但是随着产业升级及产线发展，对于密封垫的防腐性能、耐磨性等要求也越来越高，传统的丁基橡胶己很难满足现实需求。目前，已有许多专利与文献致力于用石墨烯改善丁基橡胶的性能，但它们多以改进的Hummer法制备的氧化石墨烯做原料，通过胺类或聚乙烯醇类等各类修饰剂对氧化石墨烯表面进行官能化，最后再用还原剂对氧化石墨烯进行化学还原。这些方法不仅步骤繁多，而且受到氧化石墨烯产能的制约，无法实现产业化。因此，行业内急需研发一种能够工业化量产的且具备高性能的丁基橡胶密封垫。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料、其制法和应用，克服现有技术的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料，包括质量比为100∶10～30的丁基橡胶和石墨烯-丁基橡胶母胶，所述石墨烯-丁基橡胶母胶主要由改性石墨烯与丁基橡胶复合形成；优选的，所述石墨烯-丁基橡胶母胶中，石墨烯所占的质量分数为5～10％。进一步的，所述石墨烯-丁基橡胶母胶的制备方法包括：将由氧化石墨经热还原处理获得的热还原石墨烯分散于正己烷中，混合均匀，再加入脂肪烃类表面改性剂，之后于20～30℃进行砂磨处理2～6h，得到表面改性石墨烯的正己烷分散液，取出表面改性石墨烯的正己烷分散液至高速分散机内高速搅拌，再缓慢加入丁基橡胶的正己烷胶液共混分散，混合均匀后去除胶液中的溶剂，最后将胶块进行真空干燥。本专利技术实施例还提供了一种具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料的制备方法，包括：将80～100重量份的丁基橡胶，10～30重量份的石墨烯-丁基橡胶母胶，1～2重量份的硬脂酸，2～4重量份的氧化锌，1～2重量份的硫磺和1～2重量份的二硫化四甲基秋兰姆加入密炼机进行混炼，并在混炼后进行硫化，制得所述具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料。进一步的，其中所述石墨烯-丁基橡胶母胶的制备方法包括：将由氧化石墨经热还原处理获得的热还原石墨烯分散于正己烷中，混合均匀，再加入脂肪烃类表面改性剂，之后于20～30℃进行砂磨处理2～6h，得到表面改性石墨烯的正己烷分散液，取出表面改性石墨烯的正己烷分散液至高速分散机内高速搅拌，再缓慢加入丁基橡胶的正己烷胶液共混分散，混合均匀后去除胶液中的溶剂，最后将胶块进行真空干燥。本专利技术实施例还提供了由所述方法制备的具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料。本专利技术实施例还提供了所述具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料于制备密封材料中的用途。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：(1)本专利技术采用的石墨烯为热还原石墨烯，相比于氧化石墨烯，其含氧表面官能团少，化学惰性更强，耐溶剂性能更优，且目前热还原石墨烯产业化技术成熟；(2)本专利技术中的石墨烯分散液以及橡胶都选用正己烷做溶剂，有助于溶剂的回收，以及避免在混合过程中，因溶剂不同而导致混合效果差的现象；(3)本专利技术通过溶液共混的方法，将丁基橡胶的正己烷胶液缓慢加入到高速搅拌的表面处理的热还原表面改性石墨烯的正己烷分散液中，该添加顺序能够极大减缓两者在相混过程中，石墨烯自身的团聚，因此在液相环境中，石墨烯和丁基橡胶充分接触、混合均匀；(4)以本专利技术生产的石墨烯-丁基橡胶母胶作为添加剂制成的石墨烯-丁基橡胶密封圈材料中，石墨烯无序排列且多向密布堆叠，从而能利用石墨烯的化学惰性而更为有效的阻挡腐蚀介质逐步腐蚀并透过橡胶密封垫。附图说明图1是本专利技术一典型实施例的石墨烯改性的丁基橡胶母胶的照片；图2是本专利技术一典型实施例制备的石墨烯-丁基橡胶密封垫材料的切面结构示意图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例一方面提供了一种具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料，包括质量比为100：10～30的丁基橡胶和石墨烯-丁基橡胶母胶，所述石墨烯-丁基橡胶母胶主要由改性石墨烯与丁基橡胶复合形成；优选的，所述石墨烯-丁基橡胶母胶中，石墨烯所占的质量分数为5～10％。进一步的，所述石墨烯-丁基橡胶母胶的制备方法包括：将由氧化石墨经热还原处理获得的热还原石墨烯分散于正己烷中(所述的石墨烯为热还原石墨烯，相比于氧化石墨烯，其含氧表面官能团少，化学惰性更强，耐溶剂性能更优)，混合均匀，再加入脂肪烃类表面改性剂，之后于20～30℃进行砂磨处理2～6h，得到表面改性石墨烯的正己烷分散液，取出表面改性石墨烯的正己烷分散液至高速分散机内高速搅拌，再缓慢加入丁基橡胶的正己烷胶液共混分散，混合均匀后去除胶液中的溶剂，最后将胶块进行真空干燥。优选的，所述表面改性剂和石墨烯的质量比为0.5～2∶1。优选的，所述脂肪烃类表面改性剂包括T154、T161、4011、JL～109中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。优选的，所述混合的方式包括超声和/或高速搅拌。优选的，所述搅拌的转速为600～2000rpm，时间为20～80min。优选的，所述超声的频率为40～60KHz，时间为10～60min。优选的，以砂磨机进行所述砂磨处理；尤其优选的，所述砂磨机采用的锆珠的尺寸为0.6～1mm。优选的，采用水煮法除去所述胶液中的溶剂，且水温为90～100℃。进一步的，所述热还原石墨烯的碳含量为98.0～99.4％，所述热还原石墨烯的片径为100nm～5μm，所述热还原石墨烯的层数小于等于30层。优选的，所述热还原石墨是由氧化石墨在800～1000℃以上的温度条件下经热还原处理获得。和/或，所述丁基橡胶的门尼粘度为46～56ML(1+4)100℃，不饱和度为1.48～1.80％，灰分的重量百分比小于0.4wt％，拉伸力大于19Mpa。进一步的，所述具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料，具体包括按照重量份计算的如下组分：丁基橡胶80～100份，石墨烯-丁基橡胶母胶10～30份，硬脂酸1～2份，氧化锌2～4份，硫磺1～2份，二硫化四甲基秋兰姆1～2份。优选的，所述石墨烯-丁基橡胶母胶中，石墨烯所占的质量分数为5～10％。本专利技术实施例还提供了一种具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料的制备方法，包括：将80～100重量份的丁基橡胶，10～30重量份的石墨烯-丁基橡胶母胶，1～2重量份的硬脂酸，2～4重量份的氧化锌，1～2重量份的硫磺和1～2重量份的二硫化四甲基秋兰姆加入密炼机进行混炼，并在混炼后进行硫化，制得所述具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料。在一些较为具体的实施方案中，所述方法具体包括：先将丁基橡胶、氧化锌、硬脂酸、石墨烯-丁基橡胶母胶加入密炼机进行熔融共混，密炼机的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有抗溶剂性的石墨烯‑丁基橡胶材料，其特征在于包括质量比为100：10～30的丁基橡胶和石墨烯‑丁基橡胶母胶，所述石墨烯‑丁基橡胶母胶主要由改性石墨烯与丁基橡胶复合形成；优选的，所述石墨烯‑丁基橡胶母胶中，石墨烯所占的质量分数为5～10％。

【技术特征摘要】
1.一种具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料，其特征在于包括质量比为100：10～30的丁基橡胶和石墨烯-丁基橡胶母胶，所述石墨烯-丁基橡胶母胶主要由改性石墨烯与丁基橡胶复合形成；优选的，所述石墨烯-丁基橡胶母胶中，石墨烯所占的质量分数为5～10％。2.根据权利要求1所述具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料，其特征在于，所述石墨烯-丁基橡胶母胶的制备方法包括：将由氧化石墨经热还原处理获得的热还原石墨烯分散于正己烷中，混合均匀，再加入脂肪烃类表面改性剂，之后于20～30℃进行砂磨处理2～6h，得到表面改性石墨烯的正己烷分散液，取出表面改性石墨烯的正己烷分散液至高速分散机内高速搅拌，再缓慢加入丁基橡胶的正己烷胶液共混分散，混合均匀后去除胶液中的溶剂，最后将胶块进行真空干燥；优选的，所述表面改性剂和石墨烯的质量比为0.5～2∶1；优选的，所述脂肪烃类表面改性剂包括T154、T161、4011、JL～109中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述混合的方式包括超声和/或高速搅拌；优选的，所述搅拌的转速为600～2000rpm，时间为20～80min；优选的，所述超声的频率为40～60KHz，时间为10～60min；优选的，以砂磨机进行所述砂磨处理；尤其优选的，所述砂磨机采用的锆珠的尺寸为0.6～1mm；优选的，采用水煮法除去所述胶液中的溶剂，且水温为90～100℃。3.根据权利要求1所述具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料，其特征在于：所述热还原石墨烯的碳含量为98.0～99.4％，所述热还原石墨烯的片径为100nm～5μm，所述热还原石墨烯的层数小于等于30层；优选的，所述热还原石墨烯是由氧化石墨在800～1000℃以上的温度条件下经热还原处理获得；和/或，所述丁基橡胶的门尼粘度为46～56ML(1+4)100℃，不饱和度为1.48～1.80％，灰分的重量百分比小于0.4wt％，拉伸力大于19Mpa。4.根据权利要求1-3中任一项所述具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料，其特征在于具体包括按照重量份计算的如下组分：丁基橡胶80～100份，石墨烯-丁基橡胶母胶10～30份，硬脂酸1～2份，氧化锌2～4份，硫磺1～2份，二硫化四甲基秋兰姆1～2份；优选的，所述石墨烯-丁基橡胶母胶中，石墨烯所占的质量分数为5～10％。5.一种具有抗溶剂性的石墨烯-丁基橡胶材料的制备方法，其特征在于包括：将80～100重量份的丁基橡胶，10～30重量份的石墨烯-丁基橡胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴潇龙，张凌，孙淑华，
申请(专利权)人：多凌新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33