石墨烯对天然橡胶硫化胶性能的影响
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石 墨 烯 是最 新 发展 的新 型 碳基 材 料 ，是 由 杂化碳 原 子组成 的具 有蜂 窝状 晶格 的单 原子 厚度 二维 纳米碳 材料 ，具 有大兀电子结构 。缺 陷少 的石 墨烯具有 优异 的物理性 能 ，例如 气相沉积 法制备 的 原始 石墨 烯 的弹性模 量 可达 １ ＴＰａ，极 限强度 则可 以达 到 １３０ ＧＰａ。此 外 ，石 墨烯 具有 极佳 的面 内导 电能力 和 优异 的导热 性能 ，因此 ，以石 墨烯改 性橡 胶 的技术 成为最 引 人关 注 的前 瞻性 技 术之 一 。研 究表 明 ，石墨烯 可赋 予 丁苯橡 胶 、丁基橡 胶等 通 用 橡胶和氟橡胶 、硅橡胶等特种橡 胶高导 电、高 导热 、 高抗 冲击性 能 、低填充量 、低介 电损耗等优 异特性 ， 对橡胶制 品性 能的提升具有划 时代的意义“ 。
关键 词 ：石 墨烯 ；天 然橡 胶 ；复 合 材料 ；耐 磨 性 能 ；滚 动 阻力 ；抗 湿 滑性 能 中 图分 类 号 ：ＴＱ３３０．７；ＴＱ３３２．５ 文 献 标 志码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０００—８９０Ｘ（２０１８）１１—１２３３—０４
天然 橡 胶 （ＮＲ）是 国 民经 济 和 高科 技 领 域 不 可缺少 、不 可替代 的关 键材 料之 一 ，广泛 用于 制造 轮胎 等 重要 产 品。在 轮胎 使 用 过 程 中 ，如何 进 一 步提 高 轮 胎 的强 度 、耐 磨性 能 和抗 湿 滑 性 能并 降 低滚 动阻力 ，对 于提 高燃油 效率 、改 善全 球环 境有 非常重 大的意义 。
参 比胶 ：ＮＲ １００，炭 黑Ｎ２３４ ５５，白炭 黑 １５，氧 化 锌 ４，硬 脂 酸 ２，偶 联 剂 Ｓｉ６９ ２，微 晶 蜡 １．５，防 老 ￣１｜４０２０ ３，防 老 剂ＲＤ ２．５，硫 黄
１．５，促 进￣Ｉ］ＮＯＢＳ １。 石 墨烯 填充胶 ：ＮＲ ８０，炭黑Ｎ２３４ ５２，石 墨
作 者简 介 ：陈 利 （１９７２一 ），男 ，河北 张 家 口人 ，青 岛科 技 大 学副 教 授 ，博 士 ，主要 从事 聚合 物 纳米 复 合 材料 的研 究 。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｌ５５９０＠ １６３．ｔｏｍ
黑制 得石墨烯 ／ＮＲ硫 化胶 ，并研究 石墨烯对 胶料 的 硫 化 特性 、力学 性 能 、耐 磨 性 能 、墨烯 的ＮＲ 基 高性 能胎 面胶提供参 考 。
第 １１期
陈 利 等 ．石 墨 烯 对 天 然橡 胶 硫 化 胶 性 能 的影 响
石 墨烯 对 天 然 橡 胶 硫 化胶 性 能 的影 响
陈 利 ，庞 秀江 ，赵 健 ，于广水
（１．青 岛 科 技大 学 高 分 子科 学 与 工程 学 院 ，山 东 青 岛 ２６６０４２；２．青 岛科 技 大学 化学 与 分 子科 学 工 程 学 院 ，山东 青 岛 ２６６０４２）
橡 胶 工 业
２０１８年 第 ６５卷
阿 尔 法 科 技 有 限公 司 产 品 ；Ｇｏｔｅｃｈ ＡＩ一７０００Ｍ型 万 能 试 验 机 、ＧＴ－７１０２一Ａ型 阿克 隆磨 耗 试 验机 和 Ｇｏｔｅｃｈ ＲＨ－２０００Ｎ型压缩 生热试验 机 ，中国台湾高 铁 科技股份 有 限公 司产 品 ；ＤＭＡ Ｑ８００型动 态机械 热 分析仪 （ＤＭＡ），美 国ＴＡ公 司产品 。 １．４ 试样 制 备
１ 实 验 １．１ 主 要 原 材 料
ＮＲ，１号标 准胶 ，海 南天 然橡 胶产 业集 团股 份 有 限公 司产 品 ；炭黑Ｎ２３４，青 岛德 固萨炭黑有 限公 司产 品 ；石 墨烯 ，牌 号 ＳＥ１４３０，常州 第六 元 素 材料 科 技股 份公 司 产 品 ；偶 联￣１］Ｓｉ６９，杭州 中策橡胶 有 限公 司提供 。 １．２ 试 验 配 方
本工 作 以３份 石 墨烯部 分 替代ＮＲ体 系 中 的炭
基 金 项 目：国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （５１８７３０９６）；山 东 省 青 岛 科 技 大 学 绿 色 轮 胎 与 橡 胶 协 同 创 新 中 心 开 放 课 题 （２０１５ＧＴＲ００２１）；青 岛科技 大学化 学学部 开放课 题 （ＱＵＳＴＨＸ２０１８１５）； 山东 省 高校 科 研 计 划 项 目 （Ｊ１８ＫＡ０９８）；山东 省 自然 科 学 基金 资助 项 目 （ＺＲ２０１８７０６０３６３）；山东 省 重 点研 发 计 划项 目 （２０１７ＧＧＸ３２）
烯 ３，白炭 黑 １５，氧 化锌 ４，硬脂 酸 ２，偶 联 剂 Ｓｉ６９ ２，微 晶蜡 １．５，防老 ￣１４０２０ ３，防老剂 ＲＤ ２．５，硫黄 １．５，促 进剂Ｎ０Ｂｓ １。 １．３ 主 要设 备和 仪器
ＳＫ一１６０Ｂ型双 辊 开 炼 机 ，上 海 橡 胶 机 械 厂 产 品 ；ＸＳＳ一３００型ＨＡＡＫＥ密 炼 机 ，上 海 科 创 橡 塑 机 械公 司产 品 ；ＸＬＺ－２５Ｔ型平 板硫 化机 ，青 岛第三橡 胶 机 械 厂 产 品 ；ＭＤＲ２０００型 无 转 子 硫 化 仪 ，美 国
摘 要 ：采用 少 量 石 墨 烯 部 分 替 代 ＮＲ胶 料 中 的 炭 黑 ，通 过 熔 融 混 炼 法 制 得 石 墨 烯 ／ＮＲ胶 料 。 试 验 结 果 表 明 ，３份 石 墨 烯虽 然 降 低 了ＮＲ的加 工 安 全性 、硫 化 速 度 、交 联 密 度 和撕 裂 强 度 ，但 却 提 高 了胶 料 的拉 伸 强 度 、定 伸应 力 、硬 度 和 耐 磨性 能 ，同 时也 降 低 了 胶料 的压 缩 疲 劳 温升 和 压 缩 永 久变 形 ，并 使 ＮＲ硫 化 胶 有 较 好 的耐 热 老 化 性 能 和 耐伸 张疲 劳 性 能 、一 定 的抗 湿 滑 性 能和 较 低 的滚 动 阻 力 。
关键 词 ：石 墨烯 ；天 然橡 胶 ；复 合 材料 ；耐 磨 性 能 ；滚 动 阻力 ；抗 湿 滑性 能 中 图分 类 号 ：ＴＱ３３０．７；ＴＱ３３２．５ 文 献 标 志码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０００—８９０Ｘ（２０１８）１１—１２３３—０４
天然 橡 胶 （ＮＲ）是 国 民经 济 和 高科 技 领 域 不 可缺少 、不 可替代 的关 键材 料之 一 ，广泛 用于 制造 轮胎 等 重要 产 品。在 轮胎 使 用 过 程 中 ，如何 进 一 步提 高 轮 胎 的强 度 、耐 磨性 能 和抗 湿 滑 性 能并 降 低滚 动阻力 ，对 于提 高燃油 效率 、改 善全 球环 境有 非常重 大的意义 。
参 比胶 ：ＮＲ １００，炭 黑Ｎ２３４ ５５，白炭 黑 １５，氧 化 锌 ４，硬 脂 酸 ２，偶 联 剂 Ｓｉ６９ ２，微 晶 蜡 １．５，防 老 ￣１｜４０２０ ３，防 老 剂ＲＤ ２．５，硫 黄
１．５，促 进￣Ｉ］ＮＯＢＳ １。 石 墨烯 填充胶 ：ＮＲ ８０，炭黑Ｎ２３４ ５２，石 墨
作 者简 介 ：陈 利 （１９７２一 ），男 ，河北 张 家 口人 ，青 岛科 技 大 学副 教 授 ，博 士 ，主要 从事 聚合 物 纳米 复 合 材料 的研 究 。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｌ５５９０＠ １６３．ｔｏｍ
黑制 得石墨烯 ／ＮＲ硫 化胶 ，并研究 石墨烯对 胶料 的 硫 化 特性 、力学 性 能 、耐 磨 性 能 、墨烯 的ＮＲ 基 高性 能胎 面胶提供参 考 。
第 １１期
陈 利 等 ．石 墨 烯 对 天 然橡 胶 硫 化 胶 性 能 的影 响
石 墨烯 对 天 然 橡 胶 硫 化胶 性 能 的影 响
陈 利 ，庞 秀江 ，赵 健 ，于广水
（１．青 岛 科 技大 学 高 分 子科 学 与 工程 学 院 ，山 东 青 岛 ２６６０４２；２．青 岛科 技 大学 化学 与 分 子科 学 工 程 学 院 ，山东 青 岛 ２６６０４２）
橡 胶 工 业
２０１８年 第 ６５卷
阿 尔 法 科 技 有 限公 司 产 品 ；Ｇｏｔｅｃｈ ＡＩ一７０００Ｍ型 万 能 试 验 机 、ＧＴ－７１０２一Ａ型 阿克 隆磨 耗 试 验机 和 Ｇｏｔｅｃｈ ＲＨ－２０００Ｎ型压缩 生热试验 机 ，中国台湾高 铁 科技股份 有 限公 司产 品 ；ＤＭＡ Ｑ８００型动 态机械 热 分析仪 （ＤＭＡ），美 国ＴＡ公 司产品 。 １．４ 试样 制 备
１ 实 验 １．１ 主 要 原 材 料
ＮＲ，１号标 准胶 ，海 南天 然橡 胶产 业集 团股 份 有 限公 司产 品 ；炭黑Ｎ２３４，青 岛德 固萨炭黑有 限公 司产 品 ；石 墨烯 ，牌 号 ＳＥ１４３０，常州 第六 元 素 材料 科 技股 份公 司 产 品 ；偶 联￣１］Ｓｉ６９，杭州 中策橡胶 有 限公 司提供 。 １．２ 试 验 配 方
本工 作 以３份 石 墨烯部 分 替代ＮＲ体 系 中 的炭
基 金 项 目：国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （５１８７３０９６）；山 东 省 青 岛 科 技 大 学 绿 色 轮 胎 与 橡 胶 协 同 创 新 中 心 开 放 课 题 （２０１５ＧＴＲ００２１）；青 岛科技 大学化 学学部 开放课 题 （ＱＵＳＴＨＸ２０１８１５）； 山东 省 高校 科 研 计 划 项 目 （Ｊ１８ＫＡ０９８）；山东 省 自然 科 学 基金 资助 项 目 （ＺＲ２０１８７０６０３６３）；山东 省 重 点研 发 计 划项 目 （２０１７ＧＧＸ３２）
烯 ３，白炭 黑 １５，氧 化锌 ４，硬脂 酸 ２，偶 联 剂 Ｓｉ６９ ２，微 晶蜡 １．５，防老 ￣１４０２０ ３，防老剂 ＲＤ ２．５，硫黄 １．５，促 进剂Ｎ０Ｂｓ １。 １．３ 主 要设 备和 仪器
ＳＫ一１６０Ｂ型双 辊 开 炼 机 ，上 海 橡 胶 机 械 厂 产 品 ；ＸＳＳ一３００型ＨＡＡＫＥ密 炼 机 ，上 海 科 创 橡 塑 机 械公 司产 品 ；ＸＬＺ－２５Ｔ型平 板硫 化机 ，青 岛第三橡 胶 机 械 厂 产 品 ；ＭＤＲ２０００型 无 转 子 硫 化 仪 ，美 国
摘 要 ：采用 少 量 石 墨 烯 部 分 替 代 ＮＲ胶 料 中 的 炭 黑 ，通 过 熔 融 混 炼 法 制 得 石 墨 烯 ／ＮＲ胶 料 。 试 验 结 果 表 明 ，３份 石 墨 烯虽 然 降 低 了ＮＲ的加 工 安 全性 、硫 化 速 度 、交 联 密 度 和撕 裂 强 度 ，但 却 提 高 了胶 料 的拉 伸 强 度 、定 伸应 力 、硬 度 和 耐 磨性 能 ，同 时也 降 低 了 胶料 的压 缩 疲 劳 温升 和 压 缩 永 久变 形 ，并 使 ＮＲ硫 化 胶 有 较 好 的耐 热 老 化 性 能 和 耐伸 张疲 劳 性 能 、一 定 的抗 湿 滑 性 能和 较 低 的滚 动 阻 力 。