石墨在橡膠材料中的應用研究狀況

       我國的石墨資源非常豐富，儲量、產(chǎn)量和出口量均位居。橡膠的應用的環(huán)境大多比較雜亂、惡劣，需求產(chǎn)品本身具有杰出的功用，以保證長期發(fā)揮效果。而在橡膠制品中參加石墨粉，可有用改進其功用，可制成用于復合耐磨密封產(chǎn)品。合理利用石墨資源，加大其在橡膠資猜中的應用研討，對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、導熱功用、導電功用、耐高低溫功用、抗熱震功用、耐輻射功用，安穩(wěn)的化學性質(zhì)，無毒。
    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)石墨的特點是外表呈土狀，實際上是隱晶、微晶、細晶和鱗片晶的混合物，其晶體具有球狀超分子特點，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)在對于石墨改進橡膠資料耐磨功用、導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用研討的重點課題之一。
1.改進橡膠資料的功用
耐磨功用
    在動態(tài)工況下外表和內(nèi)部沖突會導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)，進步橡膠資料的耐磨功用，有用延長橡膠制品的運用壽命。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，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)無機光滑和減摩資料，且化學性質(zhì)安穩(wěn)，但是不適用于高溫條件，運用溫度不宜超越400℃；一起二硫化鉬中的硫元素會對環(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)性進步，沖突因數(shù)和磨耗量先增大后減??；當石墨質(zhì)量分數(shù)為0.03和二硫化鉬質(zhì)量分數(shù)為0.05時，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/丁腈橡膠納米復合資料，考察了晶質(zhì)石墨粒徑對復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，能夠在保持復合資料物理功用的一起，減小復合資料的沖突因數(shù)，一起進步復合資料的氣體隔絕功用、導電功用和導熱功用等。
    史俊紅等對超細石墨/氫化丁腈橡膠復合資料的耐磨功用和物理功用進行了研討。
    結(jié)果表明：跟著超細石墨用量增大，復合資料的邵爾A型硬度改變不大，100%定伸應力增大，磨耗量先增大后減?。划斒昧康竭_40份時，復合資料的沖突因數(shù)最小。
    秦紅玲等在NBR中參加超高相對分子質(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我國GB/T 769—2008《船用整體式橡膠軸承》和美國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。
   楊漢祥等選用機械共混法制備了晶質(zhì)石墨/二硫化鉬/NBR復合資料，考察了晶質(zhì)石墨和二硫化鉬用量對復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復合資料的邵爾A型硬度、拉伸強度和撕裂強度均高于晶質(zhì)石墨/NBR復合資料和二硫化鉬/NBR復合資料；當晶質(zhì)石墨用量為10份和二硫化鉬用量為7份時，復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，復合資料的沖突因數(shù)為最小值0.7。
    石墨的沖突機理也是現(xiàn)在的研討熱點。較為干流的“吸著說”認為，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不平衡，下降了石墨的外表能。
    姜國棟對二硫化鉬/石墨/PTFE復合資料進行了沖突功用研討。剖析得出，石墨和二硫化鉬減磨的首要機理是二者轉(zhuǎn)移至復合資料外表上構(gòu)成了光滑膜以及其自光滑特性，使得復合資料的沖突因數(shù)減小，耐磨功用進步。
    方曉波等認為，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。
    胡亞非等認為，決議石墨/高分子復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。
導熱功用
    作為功用性導熱填料，石墨可進步橡膠資料的導熱功用。S.A.Mansour等研討了石墨對 NBR/聚氯乙烯共混物 導熱功用的影響。
    結(jié)果表明：參加石墨，可進步NBR/PVC共混物的導熱功用；當石墨用量為70份時，共混物的導熱功用最好。
    閆海泉等研討了改性石墨對天然橡膠導熱功用和物理功用的影響。
    結(jié)果表明，添加改性石墨后，NR的導熱功用和物理功用進步，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)石墨用量和粒徑對復合資料導熱功用的影響。
    結(jié)果表明，復合資料的導熱功用跟著石墨用量增大而進步，跟著石墨粒徑減小而下降。唐偉等對聚丁烯/石墨導熱復合資料進行了研討。結(jié)果表明，跟著石墨用量增大，復合資料的導熱率增大。
氣體隔絕功用
    脹大石墨是天然石墨經(jīng)過插層、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用。
    孫鳳勤等研討了脹大石墨對硅橡膠阻燃功用、導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)量分數(shù)為0.1時，硅橡膠的氧指數(shù)為45，拉伸強度為0.91MPa，拉斷伸長率為137.8%。
    黃琨等用熔融插層復合法制備了密封用脹大石墨/三元乙丙橡膠復合資料，研討了復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合資猜中，長徑比大，沿資料外表取向的片層構(gòu)成了細密的小分子隔絕層，延長了氣體等小分子的有用分散途徑，阻礙了氣體分散，然后大大進步了復合資料的氣體隔絕功用。
強度功用
    方慶紅等選用不同粒徑（30～150nm）的石墨制備了納米石墨/NR復合資料，研討了石墨粒徑對復合資料強度功用的影響。
    結(jié)果表明，粒徑較大的石墨對復合資料的補強效果較顯著。
    張志毅等制備了石墨/聚氨酯彈性體復合資料，并對復合資料的功用進行了研討。
    結(jié)果表明：石墨與PU的相容性和在PU中的渙散性較好；當石墨質(zhì)量分數(shù)小于0.15時，跟著石墨質(zhì)量分數(shù)增大，復合資料的300%定伸應力、拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度進步；石墨在復合資猜中的質(zhì)量分數(shù)到達0.3時，復合資料的硬度最大，強度功用下降。
2.改性石墨的應用研討
    石墨具有極強的疏水性，易聚會，經(jīng)過改功用夠改進其與橡膠基體之間的界面相容性，然后進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)劑對石墨改性，研討了改性石墨/NR復合資料的制備及功用。
   結(jié)果表明：偶聯(lián)劑Si69對石墨的改性效果較好；偶聯(lián)劑Si69改性石墨/NR復合資料的導熱功用和物理功用進步；跟著偶聯(lián)劑Si69改性石墨用量增大，復合資料的導熱功用進步，物理功用先進步后下降；當改性石墨用量為30份時，復合資料的歸納功用較好。
    李冬冬等用鈦酸酯偶聯(lián)劑對石墨進行改性，研討改性石墨與炭黑并用對甲基乙烯基硅橡 膠導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，進步MVQ的導熱功用和物理功用；石墨用量增大，構(gòu)成的導熱網(wǎng)鏈增多，MVQ的熱導率增大；當石墨/炭黑質(zhì)量比為25/5時，MVQ的熱導率較大，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，外表粗糙度進步及有機基團增多，石墨與橡膠之間的結(jié)合效果增強，復合資料的導熱網(wǎng)鏈和“橋接”導熱通道增多，導熱功用和物理功用進步；聚丙烯酸酯軟硬段單體配比影響改性效果，當石墨與改性單體質(zhì)量比為10/1、軟硬段單體的質(zhì)量比挨近1/1時，復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復合資料的功用。
    結(jié)果表明：隱晶質(zhì)石墨經(jīng)拌和磨超細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℃，時間15min，礦漿質(zhì)量分數(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復合資料的功用與炭黑/NR復合資料相當，改性隱晶質(zhì)石墨可代替炭黑作補強劑。
    跟著科學技術(shù)日新月異的開展，對橡膠資料的耐高溫功用、耐磨功用、氣體隔絕功用和強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。