本發(fā)明涉及橡膠制品技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

全球每年會(huì)產(chǎn)生大量的廢舊輪胎，再生膠（粉）和再生炭黑是廢舊輪胎處理的主要產(chǎn)物，但目前由于再生炭黑補(bǔ)強(qiáng)性能差、再生膠（粉）自身強(qiáng)度差的原因，導(dǎo)致他們不能在輪胎和橡膠制品中大量應(yīng)用。

現(xiàn)在技術(shù)僅僅是把單一的再生炭黑或者再生膠（粉）添加到輪胎或者橡膠制品中已達(dá)到降低成本的目的，但是基于添加后強(qiáng)度大幅下降，因此實(shí)際生產(chǎn)中添加量較小，也往往是用于制備較低端橡膠產(chǎn)品。

中國(guó)專利CN201310457717.4，公開(kāi)了一種預(yù)分散碳納米管橡膠母粒的制備方法，，其中橡膠母粒包括下述重量份數(shù)的組分：碳納米管5-100、橡膠5-100、蠟5-100、分散助劑0.5-50、防老劑0.5-5、活化劑0.1-10。但是它沒(méi)有添加再生材料，僅是在正常材料下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的再生膠（粉）和再生炭黑無(wú)法充分利用的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明將碳納米材料（碳納米管和石墨烯）或含有碳納米材料的橡膠母粒與再生膠粉、再生炭黑配合在一起按照一定配方添加到輪胎和橡膠制品中，彌補(bǔ)由于添加再生膠粉和炭黑在輪胎和橡膠制品中而帶來(lái)的強(qiáng)度缺陷，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)降低成本，提高性能的目的。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料是由以下重量份的原料組成：橡膠100、實(shí)際碳納米材料份數(shù)為1-10的碳納米橡膠母粒（其載體含有的橡膠已經(jīng)考慮在100份橡膠中）或碳納米材料1-10、炭黑或再生炭黑20-90、再生膠粉0-50、硫磺1-3、配合劑3-14；所述的配合劑是由防老劑、氧化鋅、硬脂酸和促進(jìn)劑組成。

所述的碳納米材料是碳納米管和/或石墨烯，所述的橡膠是天然橡膠和/或順丁橡膠和/或丁苯橡膠和/或三元乙丙橡膠和/或氯丁橡膠和/或丁腈橡膠。

所述的配合劑是由以下重量份的原料組成：防老劑1-5、氧化鋅1-5、硬脂酸0.5-2、促進(jìn)劑0.5-2。

優(yōu)選，本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料是由以下重量份的原料組成：橡膠100、實(shí)際碳納米材料為5份的碳納米橡膠母粒、再生炭黑50、再生膠粉30、硫磺1.5、防老劑2、氧化鋅2.5、硬脂酸1、促進(jìn)劑1。

本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料的制備方法可以是以下幾種：

將橡膠投入到密煉機(jī)進(jìn)行塑煉后，依次加入配合劑、再生膠粉、再生炭黑，混煉均勻后，再加入碳納米橡膠母粒進(jìn)行混煉，排膠后再經(jīng)開(kāi)聯(lián)機(jī)加硫磺混煉后，得到本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料。密煉機(jī)控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 20-200r/min，溫度在40-120℃

或?qū)⑾鹉z投入到密煉機(jī)進(jìn)行塑煉后，依次加入配合劑、再生炭黑，混煉均勻后，再加入碳納米橡膠母粒進(jìn)行混煉，排膠后再經(jīng)開(kāi)聯(lián)機(jī)加硫磺混煉后，得到本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料。密煉機(jī)控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 20-200r/min，溫度在40-120℃

或?qū)⑾鹉z投入到密煉機(jī)進(jìn)行塑煉后，依次加入配合劑、再生膠粉、再生炭黑，混煉均勻后，再加入碳納米橡膠母粒進(jìn)行混煉，排膠后再經(jīng)開(kāi)聯(lián)機(jī)加硫磺混煉后，得到本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料。密煉機(jī)控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 20-200r/min，溫度在40-120℃

或?qū)⑾鹉z投入到開(kāi)煉機(jī)進(jìn)行塑煉后包輥，依次加入配合劑、再生膠粉、再生炭黑，混煉均勻后，再加入碳納米橡膠母粒進(jìn)行混煉，最后加硫磺混煉后，得到本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料。輥溫20-60攝氏度，輥距0.5-2mm，包輥混煉。

或?qū)⑾鹉z投入到開(kāi)煉機(jī)進(jìn)行塑煉后包輥，依次加入配合劑、再生炭黑，混煉均勻后，再加入碳納米橡膠母粒進(jìn)行混煉，最后加硫磺混煉后，得到本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料。輥溫20-60攝氏度，輥距0.5-2mm，包輥混煉。

或?qū)⑾鹉z投入到開(kāi)煉機(jī)進(jìn)行塑煉后包輥，依次加入配合劑、再生膠粉、再生炭黑，混煉均勻后，再加入碳納米橡膠母粒進(jìn)行混煉，最后加硫磺混煉后，得到本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料。輥溫20-60攝氏度，輥距0.5-2mm，包輥混煉。

本發(fā)明的積極效果如下：

本發(fā)明是利用碳納米材料（碳納米管、石墨烯）優(yōu)異的高補(bǔ)強(qiáng)、高導(dǎo)熱（散熱）、高導(dǎo)電性能與再生炭黑、再生膠（粉）結(jié)合在一起使用，實(shí)現(xiàn)填充量的大幅提高，橡膠產(chǎn)品仍能保持原有的強(qiáng)度甚至還有提升。制成的環(huán)保橡膠產(chǎn)品具有高性能和低成本的雙層優(yōu)勢(shì)，促使廢舊輪胎處理的良性循環(huán)。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料是由以下重量份的原料組成：橡膠100、實(shí)際碳納米材料為3.5份的碳納米橡膠母粒、再生炭黑50、硫磺2、防老劑2.5、氧化鋅1、硬脂酸2、促進(jìn)劑1.25。

所述的碳納米材料是碳納米管或和石墨烯；碳納米橡膠母粒是以橡膠為載體，碳納米材料的預(yù)分散產(chǎn)品；所述的橡膠是天然橡膠和順丁橡膠。

本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料的制備方法如下：

將橡膠投入到開(kāi)煉機(jī)進(jìn)行塑煉后包輥，依次加入配合劑、再生炭黑，混煉均勻后，再加入碳納米橡膠母粒進(jìn)行混煉，最后加硫磺混煉后，得到本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料。輥溫20-60攝氏度，輥距0.5-2mm，包輥混煉。

對(duì)比例2

不添加碳納米橡膠母粒，使用高耐磨炭黑等量替換再生炭黑，其他同實(shí)施例2。

對(duì)比例3

不添加碳納米橡膠母粒，其他同實(shí)施例2。

將實(shí)施例1、對(duì)比例3和對(duì)比例4的復(fù)合材料制成環(huán)保全鋼子午胎胎面膠，進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如表1所示：

表1

實(shí)施例2

本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料是由以下重量份的原料組成：橡膠100、實(shí)際碳納米材料為5份的碳納米橡膠母粒、再生炭黑50、再生膠粉30、硫磺1.5、防老劑2、氧化鋅2.5、硬脂酸1、促進(jìn)劑1。

所述的碳納米材料是碳納米管或和石墨烯；碳納米橡膠母粒是以橡膠為載體，碳納米材料的預(yù)分散產(chǎn)品；所述的橡膠是天然橡膠和順丁橡膠。

本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料的制備方法如下：

將橡膠投入到密煉機(jī)進(jìn)行塑煉后，依次加入配合劑、再生膠粉、再生炭黑，混煉均勻后，再加入碳納米橡膠母粒密煉機(jī)控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 20-200r/min，溫度在40-120℃。進(jìn)行混煉，排膠后再經(jīng)開(kāi)聯(lián)機(jī)加硫磺混煉后，得到本發(fā)明的碳納米環(huán)保橡膠復(fù)合材料。密煉機(jī)控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 20-200r/min，溫度在40-120℃。

對(duì)比例4

不添加再生膠粉、碳納米橡膠母粒，使用高耐磨炭黑等量替換再生炭黑，其他同實(shí)施例3。

對(duì)比例5

不添加碳納米橡膠母粒，其他同實(shí)施例3。

將實(shí)施例2、對(duì)比例4和對(duì)比例5的復(fù)合材料制成環(huán)保全鋼子午胎胎面膠，進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如表2所示：

將實(shí)施例1-3的復(fù)合材料制成環(huán)保全鋼子午胎胎面膠，進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如表2所示：

表2

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。