导电石墨烯/乙炔炭黑/丁腈橡胶复合材料的制备与性能研究

徐云慧; 王仕峰; 涂辉; Zaheer ul Haq; 邓敏; 徐顺康; 丛后罗

doi:10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.172

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导电石墨烯/乙炔炭黑/丁腈橡胶复合材料的制备与性能研究

研究论文 | 更新时间：2024-11-20

- 导电石墨烯/乙炔炭黑/丁腈橡胶复合材料的制备与性能研究
- Preparation and Performance of Conductive Graphene/Acetylene Black/Nitrile Butadiene Rubber Composites
- 高分子通报 2024年37卷第11期页码：1645-1653
- 作者机构：
  
  1.徐州工业职业技术学院材料工程学院，徐州 221140
  2.上海交通大学化学化工学院，上海 200240
  3.常州第六元素材料科技股份有限公司，常州 213300
- 作者简介：
  
  *徐云慧，E-mail: xuyh@mail.xzcit.cn
- 基金信息：
  
  胶粉的给氧调控低温高效浅裂机理及应用(52173103);石墨烯/橡胶功能材料制备与应用(2021-149);功能橡胶材料制备与应用(XZ-HVP-2021-02)
- DOI：10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.172
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2024-11-20，
  
  网络出版日期：2024-09-13，
  
  收稿日期：2024-06-09，
  
  录用日期：2024-07-22
- 稿件说明：
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徐云慧,王仕峰,涂辉, Zaheer ul Haq,邓敏,徐顺康,丛后罗.导电石墨烯/乙炔炭黑/丁腈橡胶复合材料的制备与性能研究. 高分子通报, 2024, 37(11), 1645–1653

Xu, Y. H.; Wang, S. F.; Tu, H.; Haq，Z. U.; Deng, M.; Xu, S. K.; Cong, H. L. Preparation and performance of conductive graphene/acetylene black/nitrile butadiene rubber composites. Polym. Bull. (in Chinese), 2024, 37(11), 1645–1653
徐云慧,王仕峰,涂辉, Zaheer ul Haq,邓敏,徐顺康,丛后罗.导电石墨烯/乙炔炭黑/丁腈橡胶复合材料的制备与性能研究. 高分子通报, 2024, 37(11), 1645–1653 DOI： 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.172.

Xu, Y. H.; Wang, S. F.; Tu, H.; Haq，Z. U.; Deng, M.; Xu, S. K.; Cong, H. L. Preparation and performance of conductive graphene/acetylene black/nitrile butadiene rubber composites. Polym. Bull. (in Chinese), 2024, 37(11), 1645–1653 DOI： 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.24.172.

摘要

以导电石墨烯和导电炭黑为功能填料，以丁腈橡胶(NBR)为基胶，制备出导电性能较好的导电橡胶材料。以导电石墨烯为变量设计了6种不同的组分，开展了复合材料塑性、硫化性能、基本性能、力学性能、老化性能、高温性能性能、导电性能和电磁屏蔽效能实验，探究了加入导电石墨烯对导电炭黑/丁腈橡胶复合材料性能的影响规律。结果表明，在导电炭黑/丁腈橡胶复合材料中加入导电石墨烯，可提高复合材料的导电性，使之作为导电橡胶使用，如填充3份以上(质量份)石墨烯，材料具有一定的电磁屏蔽功能；也能降低复合材料的硫化时间，降低生产成本；导电石墨烯的添加对丁腈橡胶复合材料的热氧老化性能影响较大，但对高温性能影响较小；另外，导电石墨烯的添加会降低复合材料的力学性能，拉伸强度和撕裂强度降低率分别为7%和7.4%。在后续的研究中，将针对导电石墨烯在橡胶中的分散情况进行研究，改善其与橡胶材料的相容性。

Abstract

Conductive rubber materials with better conductive properties were prepared using conductive graphite and carbon black as functional fillers and nitrile butadiene rubber (NBR) as the base. Six different components were designed with conductive graphene as variables

and experiments were conducted to test the plasticity

vulcanization properties

basic properties

mechanical properties

aging properties

high-temperature properties

electrical conductivity

and electromagnetic shielding effectiveness of the composites. The effect of conductive graphene on the properties of conductive carbon black/NBR composites was investigated

and the results showed that adding conductive graphene into a conductive carbon black/NBR composite could improve the conductivity and reduce the curing time of the composite. The addition of conductive graphene has a significant effect on the aging properties of rubber compounds but has little effect on the high-temperature properties. In addition

the addition of conductive graphene can reduce the mechanical properties of the rubber compound

but the effect is small; the reduction rates of the tensile strength and tear strength are 7% and 7.4%

respectively. In the subsequent research

the dispersion of conductive graphene in rubber will be studied to improve its compatibility with rubber materials.

关键词

导电石墨烯乙炔炭黑丁腈橡胶导电性能拉伸强度

Keywords

Conductive grapheneAcetylene blackNitrile butadiene rubber (NBR)Electrical conductivityTensile strength

references

Cao, L.; Sinha, T. K.; Tao, L.; Li, H.; Zong, C. Z.; Kim, J. K.Synergistic reinforcement of silanized silica-graphene oxide hybrid in natural rubber for tire-tread fabrication: a latex based facile approach. Compos. Part B Eng., 2019, 161, 667-676.

黄立志, 刘佳娜, 王鹏飞, 杨文元, 张运茂, 周虎, 童晓峰, 范国栋. 石墨烯对环氧镍系导电胶导电性的影响研究. 中国胶粘剂, 2022, 31(4), 32-36.

Wu, X. Y.; Tu, T. X.; Dai, Y.; Tang, P. P.; Zhang, Y.; Deng, Z. M.; Li, L. L.; Zhang, H. B.; Yu, Z. Z.Direct ink writing of highly conductive MXene frames for tunable electromagnetic interference shielding and electromagnetic wave-induced thermochromism. Nanomicro Lett., 2021, 13(1), 148.

陈梦寒，Amel Mohamed，徐颖淑. 氧化石墨烯对羧基丁腈橡胶/丁苯橡胶共混胶力学性能的影响：实验和分子模拟（英文）. 合成橡胶工业，2024, 47(2),167.

梁政显, 夏海廷, 索玉霞. 环境因素对氧化石墨烯水泥基复合材料导电、压敏性能的影响. 材料导报, 2024, 38(Z1), 60-71.

Li, M. X.; Yang, K.; Zhu, W. G.; Shen, J. H.; Rollinson, J.; Hella, M.; Lian, J.Copper-coated reduced graphene oxide fiber mesh-polymer composite films for electro-magnetic interference shielding. ACS Appl. Nano Mater., 2020, 3(6), 5565-5574.

Zheng, L.; Wang, D. Y.; Xu, Z. C.; Zhang, L. Q.; Liu, L.; Wen, S. P.High barrier properties against sulfur mustard of graphene oxide/butyl rubber composites. Compos. Sci. Technol., 2019, 170, 141-147.

Lei, T.; Zhang, Y. W.; Kuang, D. L.; Yang, Y. R.Preparation and properties of rubber blends for high-damping-isolation bearings. Polymers, 2019, 11(8), 1374.

Cui, J. C.; Xu, J. C.; Li, J.; Qiu, H. X.; Zheng, S. Y.; Yang, J. H.A crosslinkable graphene oxide in waterborne polyurethane anticorrosive coatings: Experiments and simulation. Compos. Part B Eng., 2020, 188, 107889.

Xue, C.; Gao, H. Y.; Hu, G. X.Viscoelastic and fatigue properties of graphene and carbon black hybrid structure filled natural rubber composites under alternating loading. Constr. Build. Mater., 2020, 265, 120299.

韩阳阳, 杨晓炯, 张贵恩, 董春雨, 张小刚. 导电橡胶力学性能和耐高温性能研究. 中国塑料, 2023, 37(3), 24-29.

张小萍, 杨慧, 宋帅帅, 孙永恒, 张天赐, 孙晨晨. 超声波脱硫再生胶对NR/SSBR/BR胎面胶的影响. 中国胶粘剂, 2022, 31(4), 32-36.

Sheibani, M.; Ou, G.The development of Gaussian process regression for effective regional post-earthquake building damage inference. Comput. Aided Civ. Infrastruct. Eng., 2021, 36(3), 264-288.

Makris, N.Seismic isolation: early history. Earthq. Eng. Struct. Dyn., 2019, 48(2), 269-283.

豆高雅. 膨胀石墨稀/丁腈橡胶复合材料的性能研究. 橡塑技术与装备, 2020, 46(15), 10-16.

杨化喜. 石墨烯/硅橡胶导电复合材料的制备及性能研究. 北京: 北京化工大学, 2019.

吴宜峰，张啸天，王浩，李爱群，张瑞君，张恒源，刘跃庭. 支座用石墨烯/导电炭黑橡胶材料的制备与性能. 东南大学学报(自然科学版)，2024, 54(1),44-49.

李晓鹏, 李雷, 赵越, 王立莹, 陆林, 韩国林, 李和国. 氧化石墨烯/羧基丁腈橡胶纳米复合材料的制备及其耐有机溶剂渗透性能的研究. 橡胶工业, 2022, 69(3), 175-180.

张保卫. 碳纤维/炭黑/丁腈橡胶复合材料的物理性能和导电性能研究. 橡胶工业, 2017, 64(12), 709-713.

苏晓磊，王鹏辉，贾艳. 镀镍石墨导电硅橡胶电磁屏蔽复合材料的制备及性能. 纺织高校基础科学学报，2024, 37(2), 33-39.

张丹枫, 黄海林, 高春旋. 乙丙共聚型聚合物的制备与结构表征. 高分子通报, 2024, 37(9), 1243-1257.

王玉超. 石墨烯/二氧化硅杂化材料的制备及其在橡胶中的应用. 青岛: 青岛科技大学, 2023.

徐资凯. 石墨烯复合气凝胶的制备及其染料吸附性能研究. 长春: 长春工业大学, 2023.

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