【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于橡胶复合材料，具体地，涉及一种导电橡胶复合材料。
技术介绍
1、导电橡胶通常是指体积电阻在10的9次欧姆厘米以内，由于橡胶是优良的绝缘体，体积电阻大于10的14次左右，其原理就是在橡胶中添加导电炭黑、金属、导电试剂改变橡胶绝缘性。导电橡胶在军事和商业上都有应用，其主要作用是密封和电磁屏蔽。导电橡胶产品可以模压或挤出成形，有片装或其他的冲切形状可供选择，屏蔽性能高达120db(10ghz)。
2、目前，在导电橡胶中的非金属填料主要有：炭黑、石墨、碳纤维、石墨烯、碳纳米管等碳质粒子。由于此类碳质粒子属于无机填料，将此类作为添加填料的话，不仅添加份数较高，使得导电橡胶的加工性能变差及力学性能下降，而且难以获得理想的导电性能，而且它们之间易团聚，制约了导电效果，而且成本较高。
3、综上，现有技术中导电橡胶材料存在填充份数较高导致加工性能不好、力学性能下降、成本较高的问题，其次，导电橡胶材料还存在阻燃效果不理想的问题，限制了导电橡胶材料的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种导电橡胶复合材料。
2、本专利技术通过一系列化学反应，在碳纳米管表面通过化学键合作用接枝有机分子链，实现碳纳米管均匀分散的同时，提升橡胶材料的力学性能，并赋予橡胶材料安全高效、稳定持久的阻燃性能。
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种导电橡胶复合材料，包括如下重量份原料：丁苯橡胶50-60份
5、上述橡胶复合材料通过如下方法制备：
6、将丁苯橡胶和天然橡胶加入到密炼机中，密炼机设定温度130-140℃，密炼4-6min，之后加入改性碳纳米管和氧化锌，继续密炼4-5min，之后加入偏苯三酸三辛酯、过氧化苯甲酸叔丁酯和防老剂，温度调整到145-155℃，继续密炼8-10min，排胶，出片，得到预混胶片；
7、将预混胶片、硫磺和硬脂酸加入到密炼机中，温度设定为110-120℃，密炼6-10min，排胶，固化成型，得到导电橡胶复合材料。
8、进一步地，所述防老剂为n-苯基-α-苯胺、n-苯基-n’-异丙基-对苯二胺、n-n’-二苯基-对苯二胺、防老剂4020中的一种。
9、进一步地，所述改性碳纳米管通过如下步骤制备：
10、s1、采用强酸将碳纳米管进行酸化，得到羧基化碳纳米管；
11、s2、向装有搅拌装置、冷凝回流装置以及氮气导管的干燥三口烧瓶中加入羧乙基苯基次磷酸、三乙胺和无水二氯甲烷，通入氮气，持续通10min后，再加入三聚氰胺的dmso(二甲基亚砜)溶解液和dic(n,n-二异丙基碳二亚胺，脱水剂)，加完后，在室温以及n2保护下搅拌反应3h，反应结束后用热的蒸馏水(温度60-70℃)萃取三次，取有机层，无水硫酸镁干燥，过滤，最后旋蒸(除去二氯甲烷)，得到中间体1；羧乙基苯基次磷酸、三乙胺、无水二氯甲烷、三聚氰胺、dic的用量之比为0.1mol:10.1g:300ml:0.105mol:12.6g；三聚氰胺的dmso溶解液的浓度为2.1mol/l；
12、在三乙胺和dic的作用下，羧乙基苯基次磷酸分子上的-cooh与三聚氰胺分子上的-nh2发生酰胺化反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1且三聚氰胺略微过量，在位阻的作用影响下，使三聚氰胺只有一个-nh2参与到反应，获得中间体1，反应过程如下所示：
13、
14、s3、将中间体1与thf(四氢呋喃)置于三口烧瓶中，使其温度保持在25-30℃，搅拌使其混合均匀；将4-氯-1-丁烯、碳酸钠与thf混匀后采用恒压滴液漏斗缓慢滴入三口烧瓶中，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续于25-30℃条件下搅拌反应3h，反应结束后，旋蒸除去大部分thf，加入蒸馏水混匀，然后利用乙酸乙酯多次萃取，有机相用饱和nacl水溶液洗涤多次后用无水na2so4干燥，抽滤，最后减压蒸馏除去乙酸乙酯，得到中间体2；中间体1、4-氯-1-丁烯和碳酸钠的用量之比为33.8g:0.1mol:5.3g；
15、在碳酸钠作用下，中间体1分子上的-nh2与4-氯-1-丁烯分子上的-cl发生亲核取代反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1，发生如下所示的化学反应，得到中间体2：
16、
17、s4、将中间体2与混合溶剂混合，再加入edc(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)和nhs(n-羟基琥珀酰亚胺)，充分振荡溶解，得反应液；按照固液比1g:10ml将羧基化碳纳米管分散于反应液中，在50-55℃恒温水浴中搅拌反应6h，离心分离、并用去离子水洗涤4-5次，最后于60℃真空烘箱中充分干燥，得到预改性碳纳米管；中间体2、混合溶剂、edc、nhs的用量之比为37.6g:60ml:0.96g:0.58g；混合溶剂为dmf(n,n-二甲基甲酰胺)与mes缓冲溶液(浓度为50mmol/l)按照体积比2:1混合而得；
18、在edc和nhs作用下，羧基化碳纳米管表面的-cooh与中间体2分子上的-nh2发生酰胺化反应，获得中间产物1，具体反应过程如下所示：
19、
20、s5、在装有搅拌装置的干燥三口烧瓶中将4-氯-1-丁烯溶解于dmf，并加入碳酸钠，搅拌溶解均匀后，置于30℃水浴中，待温度稳定在25-30℃，采用恒压滴液漏斗将预改性碳纳米管的dmf分散液缓慢滴入烧瓶中，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续于25-30℃条件下搅拌反应3h，反应结束，离心分离、并用去离子水洗涤4-5次，最后于60℃真空烘箱中充分干燥，得到改性碳纳米管；预改性碳纳米管的dmf分散液为预改性碳纳米管与dmf按照固液比1g:10ml超声分散而成；4-氯-1-丁烯、碳酸钠和预改性碳纳米管的质量之比为9g:5.3g:10g；
21、
22、以上过程通过一系列化学反应，在碳纳米管表面通过化学键合作用接枝有机分子链，一方面，通过多个有机分子链的接枝，能够在碳纳米管表面形成一层有机层，因此，能够有效改善碳纳米管与橡胶基体的界面相容性，促进碳纳米管的均匀分散；另一方面，其表面接枝的有机分子链上含有脂肪碳链，且含有多个不饱和碳碳双键，脂肪碳链能够进一步提升碳纳米管与橡胶基体的相容性，进一步促进分散，而不饱和碳碳双键在熔融密炼过程中，能够参与到重聚合反应过程中，因此，能够与基体产生化学键合作用，且能够提高基体的分子链交联程度，进而提升基体的力学强度；另外，需要进一步说明的是，接枝的有机分子链上还含有含氮六元环、磷酸酯基团以及苯环，含氮六元环属于n系阻燃成分，磷酸酯基团属于p系阻燃成分，且二者共同实用具备p-n协同阻燃效果，随着碳纳米管均匀分散于橡胶中，因此，改性碳纳米管能够赋予橡胶材料安全高效、稳定持久的阻燃性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种导电橡胶复合材料，其特征在于，包括如下重量份原料：丁苯橡胶50-60份、天然橡胶20-30份、改性碳纳米管20-30份、氧化锌5-7份、偏苯三酸三辛酯2-3份、防老剂2-3份、硬脂酸1.5-2份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.8-1.2份、硫磺1.4-2份；
2.根据权利要求1所述的一种导电橡胶复合材料，其特征在于，步骤S2中羧乙基苯基次磷酸、三乙胺、无水二氯甲烷、三聚氰胺、DIC的用量之比为0.1mol:10.1g:300mL:0.105mol:12.6g；三聚氰胺的DMSO溶解液的浓度为2.1mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种导电橡胶复合材料，其特征在于，步骤S3中中间体1、4-氯-1-丁烯和碳酸钠的用量之比为33.8g:0.1mol:5.3g。
4.根据权利要求1所述的一种导电橡胶复合材料，其特征在于，步骤S4中中间体2、混合溶剂、EDC、NHS的用量之比为37.6g:60mL:0.96g:0.58g；混合溶剂为DMF与MES缓冲溶液按照体积比2:1混合而得。
5.根据权利要求1所述的一种导电橡胶复合材料，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的一种导电橡胶复合材料，其特征在于，上述橡胶复合材料通过如下方法制备：
7.根据权利要求1所述的一种导电橡胶复合材料，其特征在于，所述防老剂为N-苯基-α-苯胺、N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺、N-N’-二苯基-对苯二胺、防老剂4020中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种导电橡胶复合材料，其特征在于，包括如下重量份原料：丁苯橡胶50-60份、天然橡胶20-30份、改性碳纳米管20-30份、氧化锌5-7份、偏苯三酸三辛酯2-3份、防老剂2-3份、硬脂酸1.5-2份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.8-1.2份、硫磺1.4-2份；
2.根据权利要求1所述的一种导电橡胶复合材料，其特征在于，步骤s2中羧乙基苯基次磷酸、三乙胺、无水二氯甲烷、三聚氰胺、dic的用量之比为0.1mol:10.1g:300ml:0.105mol:12.6g；三聚氰胺的dmso溶解液的浓度为2.1mol/l。
3.根据权利要求1所述的一种导电橡胶复合材料，其特征在于，步骤s3中中间体1、4-氯-1-丁烯和碳酸钠的用量之比为33.8g:0.1mol:5.3g。
4.根据权利要求1所述的一种导...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑鸣，刘传倬，唐树龙，林金辉，
申请(专利权)人：深圳市好年璟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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