本發(fā)明涉及橡膠助劑預(yù)分散造粒技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯是一種碳原子在二維平面內(nèi)緊密堆積形成二維蜂窩晶格的新型碳材料。目前石墨烯是世界上最薄但卻最堅(jiān)硬的納米材料，其幾乎完全透明，僅吸收2.3%的光；其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)5300w/m·k，遠(yuǎn)高于金剛石和碳納米管；常溫下，其電子遷移率達(dá)15000cm2/v·s，遠(yuǎn)高于碳納米管和硅晶體；其電阻率約為10-6ω·cm，導(dǎo)電性優(yōu)異，與某些金屬相當(dāng)；其具有高的比表面積，極限值可達(dá)2630m2/g。由于石墨烯表現(xiàn)出的獨(dú)特特性，其在橡膠、納米器件、復(fù)合材料、傳感器、鋰電池、儲(chǔ)氫材料等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。
然而，石墨烯應(yīng)用于橡膠中還存在較多問題。石墨烯厚度小，比表面積大，通常以多層形態(tài)存在，不光在日常貯存過程中易團(tuán)聚，而且在橡膠混煉過程中團(tuán)聚嚴(yán)重，導(dǎo)致其在橡膠中不能均勻分散，對(duì)橡膠品質(zhì)造成不利影響。石墨烯的分散與石墨烯表面化學(xué)、石墨烯與橡膠界面關(guān)系以及復(fù)合材料的制備方法關(guān)系密切。石墨烯在橡膠矩陣中由于片與片之間的范德華力，具有較高的團(tuán)聚趨勢(shì)，因此石墨烯在橡膠中的均勻分散是一個(gè)技術(shù)難題。另外，石墨烯的密度小，包裝和運(yùn)輸不便，在使用中存在分散性差的問題。
二鄰甲苯胍（即dotg）是一種橡膠硫化促進(jìn)劑，可延緩橡膠硫化開始時(shí)間和硫化速度。dotg與硫醇類、次磺酰胺類、秋蘭姆類或二硫代氨基甲酸鹽類促進(jìn)劑并用時(shí)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)和二次促進(jìn)效應(yīng)，使硫化膠的交聯(lián)密度和硫化速度提高且力學(xué)性能和抗老化性能改善。dotg是一種白色或灰白色粉末，密度1.20g/cm3，初熔點(diǎn)167℃，溶于氯仿、丙酮、乙醇，微溶于苯，不溶于汽油和水。作為一種粉體助劑，dotg若直接應(yīng)用于橡膠膠料中，存在包裝和運(yùn)輸不便以及粉塵污染、分散不均勻的問題。
因此，針對(duì)石墨烯和dotg的分散性等問題，本發(fā)明提出一種石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒及其制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒及其制備方法，該預(yù)分散母膠粒含有石墨烯和dotg這兩種活性成分，能夠有效解決硫化橡膠制品中石墨烯和dotg的分散性問題，提高橡膠膠料的硫化性能和力學(xué)性能。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒，其重量百分比組成為：石墨烯45～55%，二鄰甲苯胍20～35%，γ-巰丙基三甲氧基硅烷2～7%，丙烯酸酯橡膠6～13%，順-聚異戊二烯2～5%，eva樹脂1～2%，多元醇酯1～2%，氧化鋅1～3%，環(huán)烷油7～11%，以上組成的重量百分比之和為100%。
作為優(yōu)選，一種石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒，其重量百分比組成為：石墨烯50%，二鄰甲苯胍25%，γ-巰丙基三甲氧基硅烷4%，丙烯酸酯橡膠7%，順-聚異戊二烯3%，eva樹脂1%，多元醇酯1%，氧化鋅2%，環(huán)烷油7%。
上述石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒的制備方法包括以下步驟：
（1）按照配比準(zhǔn)確稱取制備母膠粒所需各原料；
（2）將eva樹脂均為分兩份；之后將丙烯酸酯橡膠放入密煉機(jī)內(nèi)，混煉2～4分鐘；然后向密煉機(jī)內(nèi)加入1/2的eva樹脂，混煉3～5分鐘；再向密煉機(jī)內(nèi)加入1/2的eva樹脂和順-聚異戊二烯，混煉至密煉機(jī)內(nèi)的溫度升至80～85℃，排膠，得到基體膠料，將基體膠料在開煉機(jī)上常溫薄通三次導(dǎo)膠下片，得到基體橡膠，停放待用；
（3）將石墨烯和步驟（2）中得到的基體橡膠分別均分為三份；將密煉機(jī)加熱到80～85℃，在密煉機(jī)中首先投入1/3的基體橡膠和1/3的石墨烯，以100r/min的攪拌速度攪拌1～3分鐘，再投入1/3的石墨烯和γ-巰丙基三甲氧基硅烷，以100r/min的攪拌速度攪拌1～3分鐘，然后投入1/3的基體橡膠、1/3的石墨烯和飽和氧化鋅，以120r/min的攪拌速度攪拌2～3分鐘，最后投入1/3的基體橡膠、二鄰甲苯胍、多元醇酯和環(huán)烷油，以100r/min的攪拌速度攪拌2～6分鐘，使各原料混合均勻，在80～85℃溫度下出料，得到膠料；
（4）控制主機(jī)給定轉(zhuǎn)速為100r/min，將步驟（3）中得到的膠料喂料至擠出機(jī)，經(jīng)100目的濾網(wǎng)過濾后擠出切粒，最終得到石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
1、本發(fā)明預(yù)分散母膠粒中含有石墨烯和二鄰甲苯胍（即dotg）這兩種活性成分，具有協(xié)同促進(jìn)作用，后續(xù)用于生產(chǎn)硫化橡膠時(shí)，可促進(jìn)橡膠的硫化，提高橡膠的強(qiáng)度、硬度、斷裂伸長(zhǎng)率、耐磨性能和老化性能；
2、γ-巰丙基三甲氧基硅烷起到分散劑的作用，減少石墨烯和dotg在基體橡膠中的團(tuán)聚、結(jié)塊現(xiàn)象，提高石墨烯和dotg在母膠粒中的分散性，使石墨烯和dotg在后續(xù)硫化橡膠制品中得到均勻分散，保證硫化橡膠制品的品質(zhì)；
3、eva樹脂、多元醇酯和環(huán)烷油起到進(jìn)一步改善活性成分的分散性作用，同時(shí)可提高膠料的流動(dòng)性和潤(rùn)滑性，使制得的母膠粒表面平滑，尺寸可控性好，便于提高配料精度；氧化鋅可改善后續(xù)橡膠制品的力學(xué)性能；
4、本發(fā)明預(yù)分散母膠粒便于保存、運(yùn)輸和稱量，可有效提高石墨烯和dotg在硫化橡膠中的利用率，降低成本，并解決粉塵污染問題；
5、本發(fā)明制備方法可操作性強(qiáng)，適合規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)；制得的石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒具有較低的門尼粘度，可保留石墨烯和dotg的原有活性，使墨烯和dotg在母膠粒中得到均勻分散。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例一的石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒，其重量百分比組成為：石墨烯50%，二鄰甲苯胍25%，γ-巰丙基三甲氧基硅烷4%，丙烯酸酯橡膠7%，順-聚異戊二烯3%，eva樹脂1%，多元醇酯1%，氧化鋅2%，環(huán)烷油7%。
實(shí)施例二的石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒，其重量百分比組成為：石墨烯45%，二鄰甲苯胍25%，γ-巰丙基三甲氧基硅烷5%，丙烯酸酯橡膠6%，順-聚異戊二烯4%，eva樹脂1%，多元醇酯1%，氧化鋅2%，環(huán)烷油11%。
實(shí)施例三的石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒，其重量百分比組成為：石墨烯52%，二鄰甲苯胍20%，γ-巰丙基三甲氧基硅烷7%，丙烯酸酯橡膠7%，順-聚異戊二烯2%，eva樹脂2%，多元醇酯1%，氧化鋅1%，環(huán)烷油8%。
上述實(shí)施例所列石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒的制備方法包括以下步驟：
（1）按照配比準(zhǔn)確稱取制備母膠粒所需各原料；
（2）將eva樹脂均為分兩份；之后將丙烯酸酯橡膠放入密煉機(jī)內(nèi)，混煉3分鐘；然后向密煉機(jī)內(nèi)加入1/2的eva樹脂，混煉4分鐘；再向密煉機(jī)內(nèi)加入1/2的eva樹脂和順-聚異戊二烯，混煉至密煉機(jī)內(nèi)的溫度升至80℃，排膠，得到基體膠料，將基體膠料在開煉機(jī)上常溫薄通三次導(dǎo)膠下片，得到基體橡膠，停放待用；
（3）將石墨烯和步驟（2）中得到的基體橡膠分別均分為三份；將密煉機(jī)加熱到80℃，在密煉機(jī)中首先投入1/3的基體橡膠和1/3的石墨烯，以100r/min的攪拌速度攪拌2分鐘，再投入1/3的石墨烯和γ-巰丙基三甲氧基硅烷，以100r/min的攪拌速度攪拌2分鐘，然后投入1/3的基體橡膠、1/3的石墨烯和飽和氧化鋅，以120r/min的攪拌速度攪拌2分鐘，最后投入1/3的基體橡膠、二鄰甲苯胍、多元醇酯和環(huán)烷油，以100r/min的攪拌速度攪拌4分鐘，使各原料混合均勻，在85℃溫度下出料，得到膠料；
（4）控制主機(jī)給定轉(zhuǎn)速為100r/min，將步驟（3）中得到的膠料喂料至擠出機(jī)，經(jīng)100目的濾網(wǎng)過濾后擠出切粒，最終得到石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒。
經(jīng)檢測(cè)，實(shí)施例一、實(shí)施例二和實(shí)施例三的石墨烯-dotg復(fù)合預(yù)分散母膠粒50℃的門尼粘度ml（1+4）分別為51.6、50.9和51.1。