一种石墨烯改性三元乙丙橡胶及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种三元乙丙橡胶及其制备工艺，尤其涉及一种石墨烯改性三元乙丙橡胶及其制备工艺。

背景技术

短纤维增强橡胶复合材料将橡胶的柔性与纤维的刚性有机地结合起来，既保持了橡胶的高弹性，又兼具低伸长下高模量的特点，还具有较高的横向刚度和纵向柔性，因而广泛用作各种汽车传动带用橡胶材料，以提高其传递效率和耐曲挠疲劳性能。三元乙丙橡胶(EPDM)具有优良的耐热、耐老化性能，成本低，可以作为制备SFRC的基质材料，以满足汽车传动带等高强度场所的运用要求。但是，由于短纤维与橡胶基质间仅靠范德华力作用，而纤维和橡胶内部都各自有牢固化学键结合，致使短纤维易团聚、界面粘合微弱，限制了其应用范围。

三元乙丙橡胶(EPDM)以其优异的防水性、耐臭氧、耐老化性和耐候性，越来越广泛的用于替代传统天然橡胶等胶种用于汽车民用橡胶制品的生产制造中。三元乙丙橡胶由于分子结构中缺少活性基团，内聚能低，自粘性和互粘性很差，采用普通硫化配方比例，易导致成品硫化后，表面喷霜，严重影响产品外观、污染接触钣金面和影响粘合粘接等后续工序。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种强度高，性能稳定的石墨烯改性三元乙丙橡胶及其制备工艺。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：

本发明之石墨烯改性三元乙丙橡胶，主要是由以下重量份数的原料制成的：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，石墨烯20～30份，硫酸钙晶须5～10份，炉法炭黑10～20份，硫磺0.5～1.5份，氧化锌2～4份，石蜡1～3份，钛酸酯表面处理剂1～3份。

优选的重量配比为：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，石墨烯25份，硫酸钙晶须8份，炉法炭黑15份，硫磺1份，氧化锌3份，石蜡2份，钛酸酯表面处理剂2份。

本发明之石墨烯改性三元乙丙橡胶的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将硫酸钙晶须加入到高速混合机中，加热搅拌，在100℃下加入钛酸酯表面处理剂，混合5～7min(优选6min)，得改性硫酸钙晶须；

(2)将三元乙丙橡胶、石墨烯、改性硫酸钙晶须和炉法炭黑在开炼机上混炼5～7min(优选6min)，然后再加入硫磺、氧化锌和石蜡，混炼2～4min(优选3min)，制成片，辊间距0.5mm～2mm(优选1mm)，辊温90℃～110℃(优选100℃)。

硫酸钙晶须，又称石膏晶须，是一种硫酸钙的纤维状单晶体。研究表明，本发明使用之改性硫酸钙晶须长径比20～35，平均直径0.5～3μm，其具有均匀的横截面，完整的内部结构，这一特征赋予其接近晶体理论值-原子间价键的强度。由于其具有极高的强度，细微的尺寸，易与EPDM界面粘合，提高与基体的相容性和界面黏结力，当受外力强迫取向时，EPDM中的残余应力能很好地传递给硫酸钙晶须，从而提高EPDM复合材料的强度，同时改善其韧性。同时，硫酸钙晶须为无机物，在EPDM中分散均匀，不易团聚，使其复合材料性能稳定。

石墨烯(Graphene)是一种以sp

石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。

本发明之石墨烯改性三元乙丙橡胶，强度高，性能稳定，其外观不会出现气泡，无泛蓝、喷霜现象，特别适于制作汽车传动带等要求高强度的产品。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

本实施例之石墨烯改性三元乙丙橡胶，主要是由以下重量份数的原料制成的：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，石墨烯20份，硫酸钙晶须10份，炉法炭黑10份，硫磺1.5份，氧化锌4份，石蜡3份，钛酸酯表面处理剂3份。

本实施例之石墨烯改性三元乙丙橡胶的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将硫酸钙晶须加入到高速混合机中，加热搅拌，在100℃下加入钛酸酯表面处理剂，混合5min，得改性硫酸钙晶须；

(2)将三元乙丙橡胶、石墨烯、改性硫酸钙晶须和炉法炭黑在开炼机上混炼5min，然后再加入硫磺、氧化锌和石蜡，混炼3min，制成片，辊间距0.5mm，辊温90℃。

本实施例所得石墨烯改性三元乙丙橡胶不会出现气泡，无泛蓝、喷霜现象。

实施例2

本实施例之石墨烯改性三元乙丙橡胶，主要是由以下重量份数的原料制成的：三元乙丙橡胶(EPDM)100份，石墨烯30份，硫酸钙晶须5份，炉法炭黑20份，硫磺1.5份，氧化锌4份，石蜡3份，钛酸酯表面处理剂3份。

本实施例之石墨烯改性三元乙丙橡胶的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将硫酸钙晶须加入到高速混合机中，加热搅拌，在100℃下加入钛酸酯表面处理剂，混合5min，得改性硫酸钙晶须；

(2)将三元乙丙橡胶、石墨烯、改性硫酸钙晶须和炉法炭黑在开炼机上混炼5min，然后再加入硫磺、氧化锌和石蜡，混炼4min，制成片，辊间距1mm，辊温110℃。

本实施例所得石墨烯改性三元乙丙橡胶不会出现气泡，无泛蓝、喷霜现象。

实施例1－2产品力学性能测试按ATSM规定方法进行，结果见表1。

对照例：

本对照例的原料，除不加石墨烯以外，其他参数、步骤与实施例1相同。

表1实施例1－2及对照例产品力学性能测试结果

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。