一种GO/NR复合材料制备方法及其制备用开炼机技术

本发明专利技术公开了一种GO/NR复合材料制备方法，包括如下步骤：S100、将二氧化硅、去离子水以及GO水溶液置于搅拌器中搅拌，用高速剪切机分散成GO‑SiO2混合液；S200、向GO‑SiO2混合液中加入100质量份的离心浓缩天然乳胶，并通过超声波震荡，得到GO‑SiO2/NRL混合液；S300、将GO‑SiO2/NRL混合液倒入开炼机内，并在开炼机的辊筒上得到母胶，待母胶干燥后，利用辊筒上的刮板将母胶刮下收集备用；S400、将制备的母胶、氧化锌ZnO、硬脂酸SAD、促进剂DPG、防老剂4020进行混炼，完成GO‑SiO2/NR复合材料的制备，避免静置喷射过程中的基团堆积，造成的母胶内分子结合不均现象，然后液滴被瞬间脱水干燥获得GO‑SiO2/NR母胶，其工艺简单可控，原理科学合理，能耗和生产成本低，操作性强，分散更加均匀，使用环境友好。

A GO/NR Composite Preparation Method and Its Smelter

The invention discloses a preparation method of GO/NR composite material, which comprises the following steps: S100, mixing silica, deionized water and GO aqueous solution in a stirrer, dispersing into GO_SiO_2 mixture by a high-speed shearing machine; S200, adding 100 parts of centrifugal concentrated natural latex to GO_SiO_2 mixture, and passing through super high-speed shearing machine. Sound wave oscillation, get GO SiO 2/NRL mixtures; S300, pour GO SiO 2/NRL mixtures into the mill, and get mother glue on the rollers of the mill, after drying mother glue, use scrapers on the rollers to scrape off the mother glue and collect the spare; S400, prepared mother glue, zinc oxide, zinc zinc oxide, stearic acid SAD, accelerator DPG, antioxidant 4. The preparation of GO_SiO 2/NR composites was completed by mixing with 020 to avoid the accumulation of groups in the static spraying process, resulting in the uneven bonding of molecules in the mother glue. Then the droplets were instantaneously dehydrated and dried to obtain GO_SiO 2/NR mother glue. The process is simple and controllable, the principle is scientific and reasonable, the energy consumption and production cost are low, and the operation is strong. It is more uniform and environmentally friendly.

【技术实现步骤摘要】
一种GO/NR复合材料制备方法及其制备用开炼机
本专利技术涉及橡胶混炼领域，具体为一种GO/NR复合材料制备方法及其制备用开炼机。
技术介绍
混炼是橡胶加工工艺过程的第一步，也是最为关键的工序，通过该工序将各种填料与橡胶充分混合，并使填料尽可能的分散均匀，混炼结果的好坏直接决定着橡胶制品的性能和使用寿命，一直备受行业的广泛关注。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的衍生物，是石墨经过氧化后得到的具有原石墨结构中的碳原子杂化类型为sp2碳结构的二维材料；GO具有超薄的片层结构、大的比表面积，其表面含有大量的羟基、羧基等含氧基团，具有优异的力学、热学和电学性能。这些性能使GO在添加到橡胶基体中时，能大幅度提高橡胶基复合材料的力学性能、热学性能、导电性能等多种性能。但是GO的结构特点，导致GO片层极易团聚，不容易分散，极大的影响了GO在橡胶基体中发挥性能的效果。如何使GO在橡胶基体中均匀分散及增强GO与橡胶基体间的界面相互作用是目前要解决的难题之一；目前，GO/橡胶复合材料的制备方法主要包括机械共混法、溶液共混法、熔融共混法和乳液共混法等传统工艺方法；中国专利201510081283.1公开的一种GO/NR复合材料制备方法及开炼装置氧化石墨烯/溶聚丁苯橡胶复合材料的制备方法，包括以下具体步骤：一种GO/NR复合材料制备方法及开炼装置溶聚丁苯橡胶乳液制备以溶聚丁苯橡胶乳液的质量份数100为基准，溶聚丁苯橡胶乳液中各组分的质量份数如下：制备步骤：向装有搅拌、温度计、冷凝管的装置中加入溶聚丁苯橡胶和有机溶剂，控制温度为30-70℃，搅拌转速为100-800rpm，溶解时间为2-10h，制备溶聚丁苯橡胶胶液；向装有搅拌、温度计的装置中加入非离子型乳化剂、阴离子型乳化剂，消泡剂，去离子水，控制温度为30-80℃，搅拌转速为100-800rpm，搅拌时间为10-60min，制备乳化剂水溶液；将溶聚丁苯胶液与乳化剂水溶液混合加入高剪切乳化机中进行乳化，控制乳化体系pH为8-12，乳化机转速为1000-10000rpm，乳化时间为10-60min，将乳化好的乳液在加热减压装置中对有机溶剂进行回收，减压蒸馏温度为50-90℃，减压蒸馏时间为30-120min，最后将溶聚丁苯橡胶胶乳进行离心浓缩，离心机转速为500-2000rpm，离心时间为5-30min，得到溶聚丁苯橡胶乳液；现有的制备方法存在以下问题；(1)乳液共混法能够使GO等填料在橡胶基体中分散较为均匀，通常使用酸等破乳剂实现乳胶粒子和GO的共沉淀，但是加酸或其他化学试剂絮凝及后续脱水烘干过程容易使填料发生再次团聚，造成效率低、耗时长和耗水量大的问题；(2)同时机械共混法、溶液共混法和熔融共混法由于工艺问题，制备的橡胶复合材料也存在一些不可避免的缺陷。
技术实现思路
为了克服现有技术方案的不足,本专利技术提供一种GO/NR复合材料制备方法及其制备用开炼机，能有效的解决
技术介绍
提出的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种GO/NR复合材料制备方法，包括如下步骤：S100、将二氧化硅、去离子水以及GO水溶液置于搅拌器中搅拌，再利用高速剪切机分散成质量分数为25wt％的GO-SiO2混合液；S200、向GO-SiO2混合液中分两次等份加入100质量份的干胶质量分数为60wt％的离心浓缩天然乳胶，并通过超声波震荡，得到GO-SiO2/NRL混合液；S300、将GO-SiO2/NRL混合液倒入开炼机内，并在开炼机的辊筒上得到母胶，并调节辊筒温度至150～160℃，待母胶干燥后，利用辊筒上的刮板将母胶刮下收集备用；S400、将制备的母胶在开炼机上进行塑炼，依次加入设定质量份数母胶、氧化锌ZnO、硬脂酸SAD、促进剂DPG、防老剂4020进行混炼，同时通过超声波装置进行10min的混炼，完成GO-SiO2/NR复合材料的制备。进一步地，在将二氧化硅、去离子水以及GO水溶液置于搅拌器中搅拌之前，通过球磨机将二氧化硅放入球磨机的真空研磨罐中，再以100：1加入盐酸HCl后研磨至100～300目。进一步地，选用1:4:6的GO水溶液、去离子水、二氧化硅总质量份比进行混合，将二氧化硅、去离子水以及GO水溶液置于搅拌器中搅拌充分搅拌后进行一次分子过滤，后再加入去离子水至初始混合液体体积相同，再通过高速剪切机进行剪切。另外本专利技术还设计了一种GO/NR复合材料制备用开炼机，包括底座以及安装在底座上的前辊轮和后辊轮，所述前辊轮和后辊轮的顶部通过导轨杆活动安装有盖板，所述盖板的两端设置有驱动盖板在导轨杆上往复运动的微动组件，所述盖板的顶部中间安装有胶料管，所述胶料管包括储料管和供料管，储料管和供料管之间的连接管道上设置有控压阀，所述盖板的背侧面沿辊轮长度方向等间距阵列有若干个内腔管，所述供料管通过管道连接若干个内腔管，所述内腔管上等间距设置有喷射头。进一步地，所述微动组件包括固定连接导轨杆的支架以及设置在支架上的微型电机，所述微型电机的输出轴上安装有凸轮，所述凸轮接触连接在盖板的一侧中间。进一步地，所述前辊轮和后辊轮中间设置有超声辊轮组件，所述超声辊轮组件包括外筒辊和偏心套装在外筒辊内的内振辊，且所述外筒辊和内振辊的两端通过随压弹性装置安装在一起，所述内振辊的两端通过橡胶直线轴承安装在底座上，所述内振辊的两端均设置有同步磁悬浮马达，所述内振辊的两端设置有双开导板。进一步地，所述随压弹性装置包括固定套装在内振辊两端的轴身上的星边支架，所述星边支架的每一个支脚径向穿过外筒辊，所述星边支架的每一个支脚上套装有弹簧。进一步地，位于相邻的内腔管之间的盖板上嵌装有红外管，且所述内腔管相对于红外管的侧壁上设置有导热片，且所述导热片和红外管之间存在0.2～0.3cm的间隙。进一步地，所述内振辊上套装有0.5～1cm厚度的硬质橡胶套，所述硬质橡胶套与外筒辊接触的表面设置均匀排列有沿长度方向的条状弧形凸起。进一步地，述星边支架的支脚延伸出外辊筒的最大延伸长度为2cm，且所述弹簧的最大弹性压缩量为星边支架的支脚长度的1/2。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术将氧化石墨烯(GO)分散液、二氧化硅(SiO2)悬浮液和天然胶乳(NRL)三种液体通过机械搅拌充分形成混合液，在开炼机的高压气相雾化作用下，混合液先被打散成微小液滴，完成一次破碎，微小液滴随后经高温金属板表面溅射爆破，完成二次破碎，达到分散效果；(2)在喷射的过程中始终保持混合液的搅拌混合状态，避免静置喷射过程中的基团堆积，造成的母胶内分子结合不均现象，然后液滴被瞬间脱水干燥获得GO-SiO2/NR母胶，其中，GO与SiO2在雾化、溅射和爆破作用下，在NR中达到微观分散效果；(3)其工艺简单可控，原理科学合理，能耗和生产成本低，操作性强，分散更加均匀，团聚现象少，滚动阻力小，使用环境友好；(4)本专利技术通过震动的声波混炼，减少混炼的时间次数，提高成胶效率，并能实现主动翻胶面，且制备的符合材料性能更高。附图说明图1为本专利技术的一种GO/NR复合材料制备方法流程图；图2为本专利技术的一种GO/NR复合材料制备开炼机结构示意图；图3为本专利技术的超声震动组件结构示意图；图4为本专利技术的胶料管剖面结构示意图；图5为本专利技术的微型电机结构示意图。图中标号：1-底座；2-前辊轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GO/NR复合材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S100、将二氧化硅、去离子水以及GO水溶液置于搅拌器中搅拌，再利用高速剪切机分散成质量分数为25wt％的GO‑SiO2混合液；S200、向GO‑SiO2混合液中分两次等份加入100质量份的干胶质量分数为60wt％的离心浓缩天然乳胶，并通过超声波震荡，得到GO‑SiO2/NRL混合液；S300、将GO‑SiO2/NRL混合液倒入开炼机内，并在开炼机的辊筒上得到母胶，并调节辊筒温度至150～160℃，待母胶干燥后，利用辊筒上的刮板将母胶刮下收集备用；S400、将制备的母胶在开炼机上进行塑炼，依次加入设定质量份数的氧化锌ZnO、硬脂酸SAD、促进剂DPG、防老剂4020进行混炼，同时通过超声波装置进行10min的混炼，完成GO‑SiO2/NR复合材料的制备。

【技术特征摘要】
1.一种GO/NR复合材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S100、将二氧化硅、去离子水以及GO水溶液置于搅拌器中搅拌，再利用高速剪切机分散成质量分数为25wt％的GO-SiO2混合液；S200、向GO-SiO2混合液中分两次等份加入100质量份的干胶质量分数为60wt％的离心浓缩天然乳胶，并通过超声波震荡，得到GO-SiO2/NRL混合液；S300、将GO-SiO2/NRL混合液倒入开炼机内，并在开炼机的辊筒上得到母胶，并调节辊筒温度至150～160℃，待母胶干燥后，利用辊筒上的刮板将母胶刮下收集备用；S400、将制备的母胶在开炼机上进行塑炼，依次加入设定质量份数的氧化锌ZnO、硬脂酸SAD、促进剂DPG、防老剂4020进行混炼，同时通过超声波装置进行10min的混炼，完成GO-SiO2/NR复合材料的制备。2.根据权利要求1所述的一种GO/NR复合材料制备方法，其特征在于：在将二氧化硅、去离子水以及GO水溶液置于搅拌器中搅拌之前，通过球磨机将二氧化硅放入球磨机的真空研磨罐中，再以100：1加入盐酸HCl后研磨至100～300目。3.根据权利要求1所述的一种GO/NR复合材料制备方法，其特征在于：选用1:4:6的GO水溶液、去离子水、二氧化硅总质量份比进行混合，将二氧化硅、去离子水以及GO水溶液置于搅拌器中搅拌充分搅拌后进行一次分子过滤，后再加入去离子水至初始混合液体体积相同，再通过高速剪切机进行剪切。4.一种GO/NR复合材料制备用开炼机，包括底座(1)以及安装在底座(1)上的前辊轮(2)和后辊轮(3)，其特征在于：所述前辊轮(2)和后辊轮(3)的顶部通过导轨杆(4)活动安装有盖板(5)，所述盖板(5)的两端设置有驱动盖板(5)在导轨杆(4)上往复运动的微动组件(6)，所述盖板(5)的顶部中间安装有胶料管(7)，所述胶料管(7)包括储料管(8)和供料管(9)，储料管(8)和供料管(9)之间的连接管道上设置有控压阀(10)，所述盖板(5)的背侧面沿辊轮长度方向等间距阵列有若干个内腔管(11)，所述供料管(9)通过管道连接若干个内腔管(11)，所述内腔管(11)上等间距设置有喷射头(...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪传生，边慧光，李邵明，郝国强，张璐奇，朱逍遥，田绪东，李利，沈波，张德伟，尹凤福，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37