一種基于納米SiO₂-石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法

專利名稱：一種基于納米SiO₂-石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種納米Si02-石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法。
背景技術：
納米SiA和石墨均可以增強天然橡膠材料。目前的各種工藝中，往往把SiA和石墨單獨使用來增橡膠并提高其穩定性。本專利首次通過官能團反應將納米SiO2固定于改性石墨的表面，并將這種新型的納米Si02-石墨氧化物復合材料添加到天然膠乳中。本方法不僅能有效將石墨進行了剝離，還可以抑制納米的SiO2團聚。從而有效提高天然橡膠材料的綜合性能。

發明內容
本發明的目的是提供一種納米Si02_石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法，主要應用于手套、膠管、氣球、海綿、避孕套、膠絲等產品，使上述產品具有良好的力學和耐老化性能。克服了傳統膠乳制品的貯存期短、使用壽命短、易老化發粘、耐撕裂性能差等問題。本發明包括天然膠乳、納米S^2和改性石墨，先通過對納米二氧化硅進行表面改性，使其表面含有氨基。同時采用Hummers法對天然鱗片石墨進行氧化改性，控制所得石墨氧化物的碳元素含量為60%至84%，氧元素含量為15%至38%。然后讓改性納米二氧化硅和石墨氧化物反應，制備表面含有納米二氧化硅的改性石墨，最后將此納米SiO2-石墨氧化物添加到天然膠乳中，得到性能優良的天然膠乳復合材料。所述的改性納米SiA的制備取氣相納米二氧化硅(平均粒徑在7 40nm之間，比表面積在100 400m2/g之間)100g，加入到IOOOml無水乙醇(也可以用甲醇，異丙醇，丁醇等代替)，超聲分散均勻后，緩慢加入10至30mL硅烷偶聯劑3-氨丙基三乙氧基硅烷或Ν_( β -氨乙基-γ -氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，于20至40度下反應12至M小時后，離心，得到含有氨基的氣相納米二氧化硅。納米SiO2-石墨氧化物復合材料的制備取Hummers法所得的石墨氧化物100g，加入2000mL蒸餾水中，分散均勻。另取50 至20g改性后的納米SiO2,加入到1000至400g蒸餾水中，分散均勻。然后將石墨氧化物的分散溶液和納米SiA的分散溶液混合，于20至40度下，反應12至M小時，離心得到納米 Si02-石墨氧化物復合材料。所述的納米SiO2-石墨氧化物/天然乳膠復合材料取上述納米SiO2-石墨氧化物復合物50g，加入到IOOOml蒸餾水中，強力攪拌，至分散均勻后加入到60%濃縮天然膠乳或預硫化天然膠乳，強力攪拌，然后于50°C干燥M小時，即得到均勻分散的納米Si02-石墨氧化物/天然乳膠復合材料。本方法所制備的復合材料具有綜合性能優良。與未添加納米SiO2-石墨氧化物復合材料的天然膠乳相比，所制備的納米SiO2-石墨氧化物/天然乳膠復合材料的抗張強度提高了 40-80%。熱分解溫度提高了 5-10度。本發明與未添加納米SiO2-石墨氧化物復合材料的天然膠乳相比，所制備的納米 SiO2-石墨氧化物/天然乳膠復合材料的抗張強度提高了 40-80%。熱分解溫度提高了 5-10度。
具體實施例方式實施例1取氣相納米二氧化硅(平均粒徑在7 40nm之間，比表面積在100 400m2/g之間)100g，加入到IOOOml無水乙醇中，超聲分散均勻后，緩慢加入10至30mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，于20至40度下反應12至M小時后，離心，得到含有氨基的氣相納米二氧化硅。另取Hummers法所得的石墨氧化物100g，加入2000mL蒸餾水中，分散均勻。另取 50至20g改性后的納米SiO2,加入到1000至400g蒸餾水中，分散均勻。然后將石墨氧化物的分散溶液和納米SW2的分散溶液混合，于20至40度下，反應12至M小時，離心得到納米Si02-石墨氧化物復合材料。納米SiO2-石墨氧化物/天然乳膠復合材料取上述納米SiO2-石墨氧化物復合物50g，加入到IOOOml蒸餾水中，強力攪拌，至分散均勻后加入到60%濃縮天然膠乳或預硫化天然膠乳，強力攪拌，然后于50°C干燥M小時，即得到均勻分散的納米Si02-石墨氧化物/天然乳膠復合材料。本方法所制備的復合材料具有綜合性能優良。與未添加納米SiO2-石墨氧化物復合材料的天然膠乳相比，所制備的納米SiO2-石墨氧化物/天然乳膠復合材料的抗張強度提高了 40-80%。熱分解溫度提高了 5-10度。
權利要求
1.一種基于納米SiO2-石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法，其特征是本發明包括天然膠乳、納米S^2和改性石墨，先通過對納米二氧化硅進行表面改性，使其表面含有氨基，并采用Hummers法對天然鱗片石墨進行氧化改性，得到水溶性良好的石墨氧化物，然后讓改性納米二氧化硅和改性石墨反應，制備表面含有納米二氧化硅的改性石墨，最后將此納米SiO2-石墨氧化物添加到天然膠乳中，得到性能優良的天然膠乳復合材料。
2.根據權利要求1所述的一種基于納米SiO2-石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法，其特征是所述的改性納米S^2的制備取氣相納米二氧化硅平均粒徑在7 40nm之間，比表面積在100 400m2/g之間100g，加入到IOOOml無水乙醇，超聲分散均勻后，緩慢加入10至30mL硅烷偶聯劑3-氨丙基三乙氧基硅烷或N- ( β -氨乙基-γ -氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，于20至40度下反應12 至M小時后，離心，得到含有氨基的氣相納米二氧化硅。
3.根據權利要求1所述的一種基于納米SiO2-石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法，其特征是所述的納米SiO2-石墨氧化物復合材料的制備取石墨氧化物100g，加入2000mL蒸餾水中，分散均勻。另取50至20g改性后的納米 SiO2,加入到1000至400g蒸餾水中，分散均勻；然后將石墨氧化物的分散溶液和納米SiO2 的分散溶液混合，于20至40度下，反應12至M小時，離心得到納米Si02-石墨氧化物復合材料。
4.根據權利要求1所述的一種基于納米SiO2-石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法，其特征是所述的所述的納米SiO2-石墨氧化物/天然乳膠復合材料的制備取上述納米SiO2-石墨氧化物復合物50g，加入到IOOOml蒸餾水中，強力攪拌，至分散均勻后加入到60%濃縮天然膠乳或預硫化天然膠乳，強力攪拌，然后于50°C干燥M小時， 即得到均勻分散的納米Si02-石墨氧化物/天然乳膠復合材料。
5.根據權利要求3所述的一種基于納米SiO2-石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法，其特征是所述的無水乙醇也可以用甲醇，異丙醇，丁醇代替。
全文摘要
一種基于納米SiO2-石墨氧化物的天然膠乳復合材料的制備方法，其特征是本發明包括天然膠乳、納米SiO2和改性石墨，先通過對納米二氧化硅進行表面改性，使其表面含有氨基，并采用Hummers法對天然鱗片石墨進行氧化改性，得到水溶性良好的石墨氧化物，然后讓改性納米二氧化硅和改性石墨反應，制備表面含有納米二氧化硅的改性石墨，最后將此納米SiO2-石墨氧化物添加到天然膠乳中，得到性能優良的天然膠乳復合材料。本發明與未添加納米SiO2-石墨氧化物復合材料的天然膠乳相比，所制備的納米SiO2-石墨氧化物/天然乳膠復合材料的抗張強度提高了40-80％。熱分解溫度提高了5-10度。
文檔編號C08L7/02GK102532620SQ20101062211
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者侯婷婷, 李思東, 李程鵬, 楊磊, 鐘杰平 申請人:廣東海洋大學