本发明涉及轮胎制造技术领域，特别是一种含石墨烯的汽车轮胎胎面胶。
背景技术：
汽车是现代社会交通工具中的重中之重，随着汽车工业和交通运输业的高速发展、公路建设特别是高速公路的迅猛发展，人们对高性能汽车轮胎的需求越来越迫切。然而现有的绝大多数轮胎都很容易破裂，有着耐磨性和耐压性方面的严重不足，遇到恶劣条件还会发生爆破，因此，急需改进轮胎的这些缺点。
石墨烯是将石墨片剥成单层之后得到的只有一个碳原子厚度的平面薄膜，是世界上已知的最薄、最坚硬的纳米材料，它的强度比质量最好的钢铁还要高200倍，这就好比，需要让一头大象站在一支铅笔上，才能刺穿一张保鲜膜厚度的石墨烯薄层。石墨烯的结构十分稳定，各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列也能保持结构稳定。从表面化学的角度来看，石墨烯的性质类似于石墨，可以吸附和脱附各种原子和分子，它的比表面积高达2600 m2/g，具备了极好的吸附的前提条件。
人造金刚石用一定的技术手段（如静态超高压和高温技术）通过石墨等碳质原料和某些金属（合金）反应生成金刚石。人造金刚石的主要用途为：利用人造金刚石的硬度，可制作工具，如刀具、钻头、锯片等；利用人造金刚石的美感，可制作钻石、宝石和装饰品等。由于加工后的人造金刚石会产生一堆废料，通常人们会将人造金刚石废料扔掉，使得废料中的石墨材料没有投入至其它应用领域，既污染环境，又浪费了材料，提高了成本。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有高耐磨性和耐压性的含石墨烯的汽车轮胎胎面胶。
本发明的技术方案是：一种含石墨烯的汽车轮胎胎面胶，所述轮胎胎面胶的胶料中包括质量分数为5~30%的石墨烯和/或石墨烯复合材料；所述石墨烯和石墨烯复合材料的制备原料为人造金刚石生产后的废料。
进一步，所述人造金刚石生产后的废料包括石墨已剥离的废料、石墨未剥离的废料和金刚石废料；所述石墨已剥离的废料的重量不低于人造金刚石生产后的废料重量的10%；所述金刚石废料的重量百分比为0.05％~0.5％。
进一步，所述石墨烯为单层片或者多层片，单层片的厚度为0.35nm，长度为0.1 ~50um。
进一步，所述石墨烯复合材料呈片状，厚度为0.35~300nm，长度为0.1~50um.
进一步，所述石墨已剥离的废料和石墨未剥离的废料均呈块状。
进一步，所述轮胎胎面胶的胶料中包括质量分数为6~18%的石墨烯和/或石墨烯复合材料。
进一步，所述轮胎胎面胶的胶料中包括质量分数为19~29%的石墨烯和/或石墨烯复合材料。
进一步，所述石墨烯的制备方法包括以下步骤：
（1）将所述废料直接或经预处理后分散于溶剂中，然后加入汽爆高压容器内，在温度为常温~400℃的条件下保温0.5~10h，然后通过加压设备将汽爆高压容器内的压力加压至20MPa~300MPa后，瞬间卸压；
（2）对卸压后所获得的产物进行离心分离或汽化干燥得到石墨烯。
进一步，所述废料的预处理方式为球磨废料、使用均质机处理废料、超声处理废料中的一种方式或几种联合使用方式。
进一步，所述石墨烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤（1）~（2）如石墨烯的制备方法所述；
（3）将一定重量的石墨烯放入去离子水中超声振荡分散30min，再抽滤移至饱和SnCl2溶液中超声振荡40-60min，然后抽滤移至PdCl2溶液中超声振荡40-60min，抽滤并用去离子水洗涤至中性真空干燥；
（4）称取一定量含镍易溶化合物，与氯化铵、柠檬酸钠混合，添加去离子水配制溶液，并用氨水调至PH至10；
（5）向步骤（4）的混合溶液中添加步骤（3）制备的石墨烯，超声分散30 min，然后加入5％的次磷酸钠水溶液，调整PH至10，在40℃下搅拌60 min，反应完全后，洗涤，干燥，得到石墨烯复合材料。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
（1）高耐磨、高耐压、高强度。把石墨烯和/或石墨烯复合材料均匀分散在汽车轮胎的胶料中，石墨烯就像网一样交叉分布在轮胎胶料里，得到更好的胎面胶，可极大提高轮胎的耐磨性、耐压性和散热性，从而提高行驶的安全性。
（2）废料可回收利用，成本低。利用人造金刚石生产后的废料制备石墨烯，
可节约原材料，无污染，成本相比于石墨原料降低50％-80％。
（3）剥离率高。由于人造金刚石生产后的废料中会包含有部分石墨已剥离的废料，这样就更容易做成石墨烯，在进一步高压剥离的条件下，相对于石墨原料剥离率提高10％-40％。
（4）石墨烯复合材料耐磨性好。由于人造金刚石生产后的废料中会包含有金刚石，使得制备出的石墨烯复合材料硬度大，耐磨性好，在相同的生产条件下，相对于石墨原料，其制出的轮胎胎面胶的磨损量降低10-30%。
（5）抗拉强度大。制备出的石墨烯呈片状，可以加强胶料之间的抗拉强度。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明。
一种含石墨烯的汽车轮胎胎面胶，其轮胎胎面胶的胶料中包括质量分数为5~30%的石墨烯和/或石墨烯复合材料；石墨烯和石墨烯复合材料的制备原料为人造金刚石生产后的废料，该废料包括石墨已剥离的废料、石墨未剥离的废料和金刚石废料；石墨已剥离的废料的重量不低于人造金刚石生产后的废料重量的10%；金刚石废料的重量百分比为0.05％~0.5％。
利用人造金刚石废料制备石墨烯及其复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）将上述废料100g直接或经预处理后分散于溶剂中，然后加入汽爆高压容器内，在温度为常温~400℃的条件下保温0.5~10h，然后通过加压设备将汽爆高压容器内的压力加压至20MPa~300MPa后，瞬间卸压；
（2）对卸压后所获得的产物进行离心分离或汽化干燥得到石墨烯80g~98g。
（3）将1g石墨烯放入去离子水中超声振荡分散30min，再抽滤移至100ml饱和SnCl2溶液中超声振荡40-60min，然后抽滤移至100ml浓度为1g/L的PdCl2溶液中超声振荡40-60min，抽滤并用去离子水洗涤至中性真空干燥；
（4）称取1.15g硫酸镍、1.59g氯化铵、0.54g柠檬酸钠混合，添加去离子水配制70ml溶液，并用氨水调至PH至10；
（5）向步骤（4）的混合溶液中添加0.1g石墨烯，超声分散30 min，然后缓慢加入30ml5％的次磷酸钠水溶液，调整PH至10，在40℃下搅拌60 min，反应完全后，洗涤，干燥，得到石墨烯复合材料。
表1为在人造金刚石生产后的废料预处理方式相同、高压剥离参数相同的条件下，石墨已剥离的废料、石墨未剥离的废料和金刚石废料比重不同时对制得的石墨烯和石墨烯复合材料的影响.其中废料预处理方式和高压剥离参数取最优方式进行制备，即：在超声机中加入400ml乙醇，再加入人造金刚石生产后的废料，常温，超声1 h，再在高能球磨机中球磨1.5 h，然后在高速均质机中，以均质速度为12000 r/min下均质1.5 h；将预处理后的废料分散在水中后置于汽爆高压容器内，在温度为400℃的条件下保温8h，通过加压设备将汽爆高压容器内的压力加压至300MPa后，瞬间卸压。
表1 不同人造金刚石生产后的废料的含量比重对制得的石墨烯及其复合材料的影响
由表1可以看出，随着金刚石废料的含量增加，石墨烯复合材料的硬度也随
着增加；随着石墨已剥离的废料的含量增加，所得石墨烯的片层厚度越薄，更容易获得单层石墨烯片，所制得的石墨烯复合材料的厚度也越薄。
在表1所示实施例1~8的基础之上，向轮胎胎面胶的胶料中均匀分散质量分数为10%的由实施例1~8所制得的石墨烯复合材料，来分析对轮胎胎面胶的扯断伸长率、硬度和拉伸强度的影响，见表2所示。
表2 不同人造金刚石生产后的废料的含量比重对轮胎胎面胶特性的影响
由表2可以看出，随着金刚石废料的含量增加，用石墨烯复合材料所填充的轮胎胎面胶的拉断伸长率、拉伸强度及邵氏硬度都有所增加。
在人造金刚石生产后的废料的含量比重相同的条件下，将所制备的石墨烯和/或石墨烯复合材料均匀分散于轮胎胎面胶的胶料中，不同组成及组成所占重量百分比见表3所示。例如：实施例9的制备方法为：将质量分数为5%的石墨烯均匀分散于轮胎胎面胶的胶料中；或者将质量分数为5%的石墨烯复合材料分散于轮胎胎面胶的胶料中；又或者是将质量分数为5%的石墨烯和质量分数为5%的石墨烯复合材料混合分散于轮胎胎面胶的胶料中，从而得到三种不同的汽车轮胎胎面胶。
表3 不同组成及组成所占填充量百分比
根据表3的不同组成来分析对轮胎胎面胶的扯断伸长率、硬度和拉伸强度的影响，见表4所示。
表4不同组成对轮胎胎面胶特性的影响
表4的每个实施例中的每种特性的三个数值与表3中的每个实施例中的不同组成相对应。由表4可以看出，随着石墨烯及石墨烯复合材料的填充量增加，轮胎胎面胶的拉断伸长率、拉伸强度及邵氏硬度都有所增加。石墨烯复合材料性能优于石墨烯，而石墨烯与石墨烯复合材料组合性能最优。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动、变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均属于本发明的保护范围。