石墨在橡膠材料中的應(yīng)用研究狀況

       我國(guó)的石墨資源非常豐富，儲(chǔ)量、產(chǎn)量和出口量均位居。橡膠的應(yīng)用的環(huán)境大多比較雜亂、惡劣，需求產(chǎn)品本身具有杰出的功用，以保證長(zhǎng)期發(fā)揮效果。而在橡膠制品中參加石墨粉，可有用改進(jìn)其功用，可制成用于復(fù)合耐磨密封產(chǎn)品。合理利用石墨資源，加大其在橡膠資猜中的應(yīng)用研討，對(duì)于完成綠色橡膠工業(yè)具有重要意義。
    石墨是極耐高溫的功用性填料，其結(jié)構(gòu)為典型的層狀結(jié)構(gòu)。石墨具有較小的熱脹大率，杰出的自光滑功用、導(dǎo)熱功用、導(dǎo)電功用、耐高低溫功用、抗熱震功用、耐輻射功用，安穩(wěn)的化學(xué)性質(zhì)，無(wú)毒。
    石墨首要依據(jù)結(jié)晶程度分類，分為晶質(zhì)石墨（鱗片）和隱晶質(zhì)石墨（土狀）兩類 。
    晶質(zhì)石墨結(jié)晶程度高、鱗片較大，為異軸結(jié)晶的六方晶系。隱晶質(zhì)石墨（也稱為土狀石墨或無(wú)定形石墨）是煤的一種深蛻變產(chǎn)品，結(jié)晶程度低于晶質(zhì)鱗片石墨。
    隱晶質(zhì)石墨的特點(diǎn)是外表呈土狀，實(shí)際上是隱晶、微晶、細(xì)晶和鱗片晶的混合物，其晶體具有球狀超分子特點(diǎn)，晶體直徑一般小于1μm，是微晶石墨的集合體。
    作為功用優(yōu)異的非金屬填料，石墨在橡膠資猜中發(fā)揮著共同的效果?，F(xiàn)在對(duì)于石墨改進(jìn)橡膠資料耐磨功用、導(dǎo)熱功用和氣體隔絕功用等的研討較為深入，石墨改性也是石墨應(yīng)用研討的重點(diǎn)課題之一。
1.改進(jìn)橡膠資料的功用
耐磨功用
    在動(dòng)態(tài)工況下外表和內(nèi)部沖突會(huì)導(dǎo)致橡膠資料生熱和磨損，直至失效。石墨作為光滑劑，可減小橡膠資料的沖突因數(shù)，進(jìn)步橡膠資料的耐磨功用，有用延長(zhǎng)橡膠制品的運(yùn)用壽命。這是由于與碳纖維和聚四氟乙烯等光滑資料比較，石墨的層狀結(jié)構(gòu)使其層內(nèi)碳原子的結(jié)合力比層間碳原子結(jié)合力大100多倍，層間極易滑動(dòng)，發(fā)生低沖突滑移。
    二硫化鉬盡管也是功用優(yōu)異的片層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)光滑和減摩資料，且化學(xué)性質(zhì)安穩(wěn)，但是不適用于高溫條件，運(yùn)用溫度不宜超越400℃；一起二硫化鉬中的硫元素會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染，不符合綠色工業(yè)化方向。
    石墨是環(huán)境友好礦藏資料，是非常理想的高溫光滑劑，在雜亂環(huán)境下也能夠表現(xiàn)出優(yōu)良的光滑功用。石墨用量對(duì)橡膠資料耐磨功用影響很大。
    為減小二硫化鉬用量，方曉波等研討了石墨和二硫化鉬并用對(duì)氟橡膠沖突功用的影響。
    結(jié)果表明：跟著石墨和二硫化鉬用量增大，F(xiàn)KM的熱安穩(wěn)性進(jìn)步，沖突因數(shù)和磨耗量先增大后減??；當(dāng)石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03和二硫化鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05時(shí)，F(xiàn)KM沖突因數(shù)和磨耗量小，耐磨功用好。
    楊建選用乳液共混的辦法制備了晶質(zhì)石墨/丁腈橡膠納米復(fù)合資料，考察了晶質(zhì)石墨粒徑對(duì)復(fù)合資料沖突功用的影響。
    結(jié)果表明，選用粒徑較小的晶質(zhì)石墨作填料，能夠在保持復(fù)合資料物理功用的一起，減小復(fù)合資料的沖突因數(shù)，一起進(jìn)步復(fù)合資料的氣體隔絕功用、導(dǎo)電功用和導(dǎo)熱功用等。
    史俊紅等對(duì)超細(xì)石墨/氫化丁腈橡膠復(fù)合資料的耐磨功用和物理功用進(jìn)行了研討。
    結(jié)果表明：跟著超細(xì)石墨用量增大，復(fù)合資料的邵爾A型硬度改變不大，100%定伸應(yīng)力增大，磨耗量先增大后減??；當(dāng)石墨用量到達(dá)40份時(shí)，復(fù)合資料的沖突因數(shù)最小。
    秦紅玲等在NBR中參加超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯和石墨，制得低沖突、低噪聲艦船尾管水光滑軸承資料。該資料的沖突功用和物理功用到達(dá)我國(guó)GB/T 769—2008《船用整體式橡膠軸承》和美國(guó)MIL-DTL-17901C（SH）要求，在低轉(zhuǎn)速下沖突因數(shù)更小，一起該資料的減振降噪功用杰出。石墨與二硫化鉬作為橡膠填料具有協(xié)同效果。
   楊漢祥等選用機(jī)械共混法制備了晶質(zhì)石墨/二硫化鉬/NBR復(fù)合資料，考察了晶質(zhì)石墨和二硫化鉬用量對(duì)復(fù)合資料物理功用和沖突功用的影響，并用掃描電子顯微鏡調(diào)查了晶質(zhì)石墨和二硫化鉬在橡膠基體中的渙散狀況。
    結(jié)果表明：晶質(zhì)石墨/二硫化鉬/NBR復(fù)合資料的邵爾A型硬度、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度均高于晶質(zhì)石墨/NBR復(fù)合資料和二硫化鉬/NBR復(fù)合資料；當(dāng)晶質(zhì)石墨用量為10份和二硫化鉬用量為7份時(shí)，復(fù)合資料的物理功用最佳，且晶質(zhì)石墨和二硫化鉬在橡膠基體中的渙散性最好，復(fù)合資料的沖突因數(shù)為最小值0.7。
    石墨的沖突機(jī)理也是現(xiàn)在的研討熱點(diǎn)。較為干流的“吸著說(shuō)”認(rèn)為，石墨外表之所以能構(gòu)成杰出的光滑膜以及石墨轉(zhuǎn)移至高分子資料外表構(gòu)成光滑膜，是由于石墨基體吸附了各種氣體分子和其他雜原子，緩解了石墨晶格缺陷所引起的力場(chǎng)不平衡，下降了石墨的外表能。
    姜國(guó)棟對(duì)二硫化鉬/石墨/PTFE復(fù)合資料進(jìn)行了沖突功用研討。剖析得出，石墨和二硫化鉬減磨的首要機(jī)理是二者轉(zhuǎn)移至復(fù)合資料外表上構(gòu)成了光滑膜以及其自光滑特性，使得復(fù)合資料的沖突因數(shù)減小，耐磨功用進(jìn)步。
    方曉波等認(rèn)為，石墨和二硫化鉬轉(zhuǎn)移至FKM外表構(gòu)成的光滑膜能夠減少FKM與沖突面的直接觸摸，使沖突發(fā)生在FKM與光滑膜和沖突面與光滑膜之間，然后大大減小FKM的沖突因數(shù)。
    另外還發(fā)現(xiàn)，未填充石墨的FKM資料的磨損首要是磨粒磨損，填充石墨的FKM資料的磨損除磨粒磨損外，還有粘著磨損。
    胡亞非等認(rèn)為，決議石墨/高分子復(fù)合資料沖突功用的首要因素是光滑膜成膜條件和光滑膜重構(gòu)速度與解附速度。
導(dǎo)熱功用
    作為功用性導(dǎo)熱填料，石墨可進(jìn)步橡膠資料的導(dǎo)熱功用。S.A.Mansour等研討了石墨對(duì) NBR/聚氯乙烯共混物 導(dǎo)熱功用的影響。
    結(jié)果表明：參加石墨，可進(jìn)步NBR/PVC共混物的導(dǎo)熱功用；當(dāng)石墨用量為70份時(shí)，共混物的導(dǎo)熱功用最好。
    閆海泉等研討了改性石墨對(duì)天然橡膠導(dǎo)熱功用和物理功用的影響。
    結(jié)果表明，添加改性石墨后，NR的導(dǎo)熱功用和物理功用進(jìn)步，石墨與丙烯酸酯類改性劑用量比分別為5/1與10/1的NR歸納功用不同不大。
    謝煒等以隱晶質(zhì)石墨為導(dǎo)熱填料，聚乙烯醇為粘合劑，研討了隱晶質(zhì)石墨用量和粒徑對(duì)復(fù)合資料導(dǎo)熱功用的影響。
    結(jié)果表明，復(fù)合資料的導(dǎo)熱功用跟著石墨用量增大而進(jìn)步，跟著石墨粒徑減小而下降。唐偉等對(duì)聚丁烯/石墨導(dǎo)熱復(fù)合資料進(jìn)行了研討。結(jié)果表明，跟著石墨用量增大，復(fù)合資料的導(dǎo)熱率增大。
氣體隔絕功用
    脹大石墨是天然石墨經(jīng)過(guò)插層、水洗、干燥、高溫膨化后得到的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質(zhì)，微孔結(jié)構(gòu)賦予其優(yōu)異的氣體隔絕功用和阻燃功用，在密封、阻燃、耐腐蝕橡膠資猜中得到廣泛應(yīng)用。
    孫鳳勤等研討了脹大石墨對(duì)硅橡膠阻燃功用、導(dǎo)熱功用和物理功用的影響。
    結(jié)果表明，脹大石墨是硅橡膠杰出的阻燃劑，脹大石墨在膠猜中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1時(shí)，硅橡膠的氧指數(shù)為45，拉伸強(qiáng)度為0.91MPa，拉斷伸長(zhǎng)率為137.8%。
    黃琨等用熔融插層復(fù)合法制備了密封用脹大石墨/三元乙丙橡膠復(fù)合資料，研討了復(fù)合資料的氣體隔絕功用。
    結(jié)果表明，脹大石墨以納米尺度渙散在復(fù)合資猜中，長(zhǎng)徑比大，沿資料外表取向的片層構(gòu)成了細(xì)密的小分子隔絕層，延長(zhǎng)了氣體等小分子的有用分散途徑，阻礙了氣體分散，然后大大進(jìn)步了復(fù)合資料的氣體隔絕功用。
強(qiáng)度功用
    方慶紅等選用不同粒徑（30～150nm）的石墨制備了納米石墨/NR復(fù)合資料，研討了石墨粒徑對(duì)復(fù)合資料強(qiáng)度功用的影響。
    結(jié)果表明，粒徑較大的石墨對(duì)復(fù)合資料的補(bǔ)強(qiáng)效果較顯著。
    張志毅等制備了石墨/聚氨酯彈性體復(fù)合資料，并對(duì)復(fù)合資料的功用進(jìn)行了研討。
    結(jié)果表明：石墨與PU的相容性和在PU中的渙散性較好；當(dāng)石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.15時(shí)，跟著石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，復(fù)合資料的300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度進(jìn)步；石墨在復(fù)合資猜中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)到達(dá)0.3時(shí)，復(fù)合資料的硬度最大，強(qiáng)度功用下降。
2.改性石墨的應(yīng)用研討
    石墨具有極強(qiáng)的疏水性，易聚會(huì)，經(jīng)過(guò)改功用夠改進(jìn)其與橡膠基體之間的界面相容性，然后進(jìn)步橡膠資料的歸納功用?，F(xiàn)在常用的晶質(zhì)石墨改性劑是鈦酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑。
    李明琴等選用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)石墨改性，研討了改性石墨/NR復(fù)合資料的制備及功用。
   結(jié)果表明：偶聯(lián)劑Si69對(duì)石墨的改性效果較好；偶聯(lián)劑Si69改性石墨/NR復(fù)合資料的導(dǎo)熱功用和物理功用進(jìn)步；跟著偶聯(lián)劑Si69改性石墨用量增大，復(fù)合資料的導(dǎo)熱功用進(jìn)步，物理功用先進(jìn)步后下降；當(dāng)改性石墨用量為30份時(shí)，復(fù)合資料的歸納功用較好。
    李冬冬等用鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)石墨進(jìn)行改性，研討改性石墨與炭黑并用對(duì)甲基乙烯基硅橡 膠導(dǎo)熱功用和物理功用的影響。
    結(jié)果表明：改性石墨在MVQ中渙散性較好，進(jìn)步MVQ的導(dǎo)熱功用和物理功用；石墨用量增大，構(gòu)成的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈增多，MVQ的熱導(dǎo)率增大；當(dāng)石墨/炭黑質(zhì)量比為25/5時(shí)，MVQ的熱導(dǎo)率較大，歸納功用較好。
    何燕等用聚丙烯酸酯改性石墨，研討了改性石墨/NR復(fù)合資料的制備和功用。
    結(jié)果表明：改性石墨聚集效果下降，外表粗糙度進(jìn)步及有機(jī)基團(tuán)增多，石墨與橡膠之間的結(jié)合效果增強(qiáng)，復(fù)合資料的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈和“橋接”導(dǎo)熱通道增多，導(dǎo)熱功用和物理功用進(jìn)步；聚丙烯酸酯軟硬段單體配比影響改性效果，當(dāng)石墨與改性單體質(zhì)量比為10/1、軟硬段單體的質(zhì)量比挨近1/1時(shí)，復(fù)合資料歸納功用較好。
    周文雅選用濕法改性隱晶質(zhì)石墨，研討了隱晶質(zhì)石墨/NR復(fù)合資料的功用。
    結(jié)果表明：隱晶質(zhì)石墨經(jīng)拌和磨超細(xì)粉碎后用鈦酸酯偶聯(lián)劑TC200s作改性劑，改性的最佳工藝條件為溫度25℃，時(shí)間15min，礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1，改性劑/隱晶質(zhì)石墨質(zhì)量比1/100；改性隱晶質(zhì)石墨與NR相容性好，在NR中渙散均勻；隱晶質(zhì)石墨/NR復(fù)合資料的功用與炭黑/NR復(fù)合資料相當(dāng)，改性隱晶質(zhì)石墨可代替炭黑作補(bǔ)強(qiáng)劑。
    跟著科學(xué)技術(shù)日新月異的開展，對(duì)橡膠資料的耐高溫功用、耐磨功用、氣體隔絕功用和強(qiáng)度功用等提出了更高的要求。石墨以其共同的理化性質(zhì)，作為橡膠功用填料，在橡膠工業(yè)中起著重要的效果。