CN105461977A - 一种碳纳米管增强的带骨架橡胶制品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其包括橡胶部件和骨架部件，橡胶部件与骨架部件之间由粘结剂相连接，所述橡胶部件的和粘结剂都分别添加有碳纳米管。该碳纳米管在橡胶部分及界面间相互穿插，在带骨架橡胶制品中形成一体式的导热与应力分散网，可有效分散使用过程中产生的热量及应力，提高带骨架橡胶制品的使用强度与散热能力，延长带骨架橡胶制品的使用寿命。同时，部分碳纳米管在界面间形成刚性触点，可阻止界面间的相对滑移，提高界面粘接强度。碳纳米管的加入可提高带骨架橡胶制品的电导率，有效防止使用过程中静电的产生。

Description

一种碳纳米管增强的带骨架橡胶制品
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及碳纳米管增强的带骨架橡胶制品。
背景技术
带骨架的橡胶制品是由不同化学性质的材料或不同组织相的物体，经加工而组合成的复合体,常见带骨架的橡胶制品有减震器、摆臂衬套、橡胶履带、输送带等。通过复合并用不同的材料——橡胶、骨架材料、配合剂和粘接剂等，达到克服单一材料的某些缺点，以利产品发挥综合性能，满足实际使用要求。橡胶与骨架材料间化学结构和力学性能存在巨大差异，导致界面粘接性能差，进而影响带骨架橡胶制品的使用性能。
目前常见的处理方法是提高完善骨架材料的制造和加工处理技术、骨架品种更新、提高粘接剂性能等。但是，随着科技的进步，橡胶制品使用条件越来越严苛，因此对橡胶制品的性能要求越来越高。因此，如何在提升带骨架橡胶制品各部位性能的同时不影响甚至于提高界面粘接强度是提高带骨架橡胶制品整体性能的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种特殊形貌碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，在带骨架橡胶制品所有橡胶部分及粘接剂部分加入特殊形貌的碳纳米管。
本发明提供的一种碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其包括橡胶部件和骨架部件，橡胶部件与骨架部件之间由粘结剂相连接，所述橡胶部件的和粘结剂都分别添加有碳纳米管。
本发明的一优选技术方案中，所述碳纳米管表面积的70％以上都覆盖/长有1-100nm的碳颗粒，优选为碳纳米管表面积的40％以上都覆盖/长有1-100nm的碳颗粒；更优选该，碳纳米管表面积的5％以上都覆盖/长有1-100nm的碳颗粒。
本发明的一优选技术方案中，所述碳颗粒为球形、片状、树枝状。
本发明的一优选技术方案中，碳纳米管外径为5-100nm，长度为1-20微米。
本发明的一优选技术方案中，碳纳米管的在橡胶部件中的添加量为0.1-40：100重量份，优选碳纳米管的在橡胶部件中的添加量为1-10：100重量份。
本发明的一优选技术方案中，碳纳米管的在粘结剂中的添加量为0.1-20：100重量份,优选地，碳纳米管的在粘结剂中的添加量为0.1-5：100重量份,更优选地，碳纳米管的在粘结剂中的添加量为0.1-2：100重量份。
所述骨架部件为金属部件、尼龙部件、芳纶部件。优选地，带骨架橡胶制品包括但不限为汽车轮胎、减震器、摆臂衬套。
所述汽车轮胎包括橡胶部件和骨架材料，橡胶部件包括胎面、胎肩、胎侧、胎体，橡胶部件与骨架之间由粘结剂相连接。且所述橡胶包括天然橡胶和合成橡胶。
本发明的碳纳米管由CVD法制备得到，可以由如专利申请CN103864050A公开的制备碳材料的方法制备得到，当然还可以由本领域技术人员公知的或可以想到的其它方法制备得到。
上述碳纳米管与传统碳纳米管的形貌明显不同：该碳纳米管的表面长有大量纳米碳颗粒，明显增加了单根碳纳米管的外比表面积，显著增强了碳纳米管与橡胶的相亲性。
本发明是提供一种碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，通过在带骨架橡胶制品所有橡胶部分及粘接剂部分添加特殊形貌的碳纳米管，以期提高橡胶制品界面间粘接强度、耐高温、抗静电性能。上述碳纳米管与传统碳纳米管的形貌明显不同：该碳纳米管的表面长有大量纳米碳颗粒，明显增加了单根碳纳米管的外表面积，显著增强了碳纳米管与橡胶的相亲性。该碳纳米管在橡胶部分及界面间相互穿插，在带骨架橡胶制品中形成一体式的导热与应力分散网，可有效分散使用过程中产生的热量及应力，提高带骨架橡胶制品的使用强度与散热能力，延长带骨架橡胶制品的使用寿命。同时，部分碳纳米管在界面间形成刚性触点，可阻止界面间的相对滑移，提高界面粘接强度、动态使用性能。
本发明制备得到的带骨架橡胶制品散热性能好、使用强度大、粘接强度高、使用安全性优异、使用寿命长。
附图说明
图1为本发明实施例所用的碳纳米管的SEM照片。
图2为本发明实施例所用的碳纳米管的TEM照片。
图3为本发明实施例方法制备的带骨架橡胶制品剖面结构示意图。其中，2为橡胶部分，1骨架部分，3为粘结界面，4为添加的碳纳米管。
图4为本发明实施例1制备的圆柱形橡胶减震器中橡胶部分的扫描电子显微镜SEM照片。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1
在本实施例中，举例说明将特殊形貌的碳纳米管添加到圆柱形橡胶减震器中。
(1)制备母炼胶：按照一般橡胶加工工艺将3份特殊形貌的碳纳米管加入到100份橡胶中，得到母炼胶；
(2)制备粘接剂:将0.5份碳纳米管加入100份粘接剂中；
(3)成型：在金属骨架表面涂覆一层加入特殊形貌碳纳米管的粘接剂，将金属骨架放入模具中，将橡胶压注到模具中，硫化；
(4)得到碳纳米管增强的圆柱形橡胶减震器。
实施例1所得的圆柱形橡胶减震器的剖面结构示意图如图3所示，碳纳米管在带骨架橡胶制品中形成一体式导热与应力分散网络，可有效防止应力的集中；在界面间形成刚性触点，可有效防止界面间的相对滑移，提高界面间粘接强度。碳纳米管自身具有导电、导热、机械增强的作用，特殊形貌的碳纳米管加入到橡胶与粘接剂中，可提高减震器的导热性能、降低减震器的电阻、提高减震器的动态使用性能。
测试表明，特殊形貌碳纳米管增强的减震器橡胶部分的导热系数为普通减震器的1.3倍；界面剥离性能是普通减震器的1.5倍。
在本实施例中，举例说明将特殊形貌的碳纳米管添加到摆臂衬套中。
(1)制备母炼胶：按照一般橡胶加工工艺将1份特殊形貌的碳纳米管加入到100份天然橡胶配方中，得到母炼胶；
(2)制备粘接剂:将0.5份碳纳米管加入100份粘接剂中；
(3)成型：在金属骨架表面涂覆一层加入特殊形貌碳纳米管的粘接剂，将金属骨架放入模具中，将橡胶压注到模具中，硫化；
(4)得到碳纳米管增强的摆臂衬套。
测试表明，特殊形貌碳纳米管增强的摆臂衬套橡胶部分的撕裂强度为普通摆臂衬套的1.7倍；扯断伸长率为普通摆臂衬套的1.5倍。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其包括橡胶部件和骨架部件，橡胶部件与骨架部件之间由粘结剂相连接，其特征在于，所述橡胶部件的和粘结剂都分别添加有碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其特征在于，所述碳纳米管表面积的70％以上都长有1-100nm的碳颗粒。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其特征在于，所述碳纳米管表面积的40％以上都长有1-100nm的碳颗粒。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其特征在于，碳纳米管表面积的5％以上都长有1-100nm的碳颗粒。
5.根据权利要求1-4任一项所述的碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其特征在于，所述碳颗粒为球形、片状、树枝状。
6.根据权利要求1-4任一项所述的碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其特征在于，所述骨架部件为金属部件、尼龙部件、芳纶部件。
7.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其特征在于，碳纳米管外径为2-100nm，长度为1-30微米。
8.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其特征在于，碳纳米管的在橡胶部件中的添加量为0.1-40：100重量份。
9.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其特征在于，碳纳米管的在粘结剂中的添加量为0.1-20：100重量份。
10.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的带骨架橡胶制品，其特征在于，带骨架橡胶制品为汽车轮胎、减震器、摆臂衬套。
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