起始温度为50°C，转速为70 转/min，压力为7bar。加料顺序为:橡胶在初始加入，30s后加入白炭黑、炭黑、碳纳米管、石 墨烯、偶联剂、防老剂、氧化锌、微晶蜡、硬脂酸和增塑剂，最后在155C时排胶。
[0051] ⑵终炼：
[0052] 终炼是在X(S)M-1.6X(0~180)型密炼机中进行，加料顺序:在开始先母胶，20s后 加入促进剂促进剂和硫磺，180s后排胶。
[0053]原材料及设备：
[0054] 天然橡胶（TSR20)，白炭黑（NewsilHD165MP，购自无锡确成硅有限公司），炭黑 (N234,购自美国卡博特有限公司），增塑剂(环保芳烃油TDAE，购自德国汉圣），碳纳米管（自 营），石墨烯（自营），偶联剂双-(γ-三乙氧基硅烷丙基)_四硫化物、防老剂N-(l，3-二甲基） 丁基-Ν'-苯基对苯二胺、微晶蜡、氧化锌、硬脂酸、促进剂二苯胍、促进剂N-环已基-2-苯骈 噻唑次磺酰胺和硫磺均为市售。
[0055] X(S)M_1.6X(0~180)型密炼机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司;XK-200型 开炼机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司;XLB-400型平板硫化机，青岛科高橡塑机械 技术装备有限公司；MV3000门尼粘度仪，德国Montech; D-MDR3000流变仪，德国Montech; Z010万能拉伸试验机，德国Zwick;Shore A硬度仪，德国Zwick。
[0056]测试标准及仪器：
[0057] (i)门尼粘度:ASTMD1646-2007;采用德国Montech公司的MV3000门尼粘度仪；
[0058]门尼粘度指数=实施例门尼粘度/对比例门尼粘度X100 [0059](ii)门尼焦烧:ASTMD1646-2007;采用德国Montech公司的MV3000门尼粘度仪； [0060]门尼焦烧时间指数=实施例门尼焦烧时间/对比例门尼焦烧时间X100 [0061](iii)邵氏A硬度:ASTMD2240-2010;采用德国Zwick公司的Z3130硬度计 [0062]硬度指数=实施例硬度/对比例硬度X100
[0063](iv)拉伸强度指数:ASTMD412-2006,样品是哑铃型的，测试速度为500mm/min，测 试环境温度是23±2°C;采用德国ZwickZ010拉力试验机。
[0064]拉伸强度指数=实施例的拉伸强度/对比例的拉伸强度X100 [0065] (v)回弹指数：回弹性能按照GB/T168卜2009测试，测试温度25°C。
[0066]回弹指数=实施例回弹/对比例回弹X100
[0067] (vi)抗撕裂指数:ASTMD624-2007，采用直角形试样，测试速度为500mm/min，测试 环境温度为23±2°C;采用德国ZwickZ010拉力试验机。
[0068]抗撕裂指数=实施例的撕裂强度/对比例的撕裂强度X100 [0069] (vii)导热系数指数:采用准稳态法测试。参考标准ASTME1530
[0070]导热系数指数=实施例的导热系数/对比例的导热系数X100
[0071] 实施例1
[0072]在实施例1中，采用天然橡胶作为橡胶体系，通过配方调整添加不同用量的碳纳米 管、石墨烯、以及填料(炭黑、白炭黑）对体系导热性能的贡献。所用碳纳米管的直径为5~ 20nm，长度3-50μηι，比表面积200_300m2/g;石墨稀比表面积40~100m2/g，纯度>97wt%，厚 度 <30nm。
[0073]表1:实施例1实验室测试的性能。
[0074]
[0076] 从上表1中可以看出：
[0077] 1)对比例1-1是轮胎实际生产过程中的配方，只有保持较高的炭黑和白炭黑含量 才能够满足正常的生产和使用要求，在对比例1-2和对比例1-3中虽然添加较大量的碳纳米 管和石墨烯也能维持硫化胶的导热性能，但是会给加工性能带来一定的影响，影响正常的 生产加工性，因此最佳的配合必须是一定量的炭黑(或白炭黑)/碳纳米管/石墨烯协同作用 才能有效提高硫化胶的性能。当炭黑的用量大于20phr时，添加小于lOphr的碳纳米管和石 墨烯就可以有效的提高硫化胶的综合性能，满足轮胎的生产和使用要求。
[0078] 2)在实施例中添加碳纳米管和石墨烯同时降低炭黑和白炭黑用量后混炼胶的门 尼粘度稍有降低，可以提高加工性能；同时焦烧时间延长，提高了加工安全性。碳纳米管和 石墨烯具有非常高的导热系数，同时炭黑的用量较多，可以形成较好的导热网络通路，因此 硫化胶的导热系数明显提高。
[0079] 实施例2
[0080] 在实施例2中，采用天然橡胶作为橡胶体系，通过配方调整添加不同量的碳纳米管 和石墨烯，同时保持炭黑的较高填充量(用量为40重量份)来验证碳纳米管和石墨烯复合使 用对体系导热性能的影响。具体实施方案见表2。
[0081] 表2:实施例2实验室测试的性能
[0082]
[0083]通过表2可以发现，添加碳纳米管和石墨烯后门尼粘度、焦烧时间和硬度基本会维 持不变，同时拉伸强度和回弹性能明显改善，但是撕裂强度会有降低，通过测试导热数据发 现，碳纳米管和石墨烯复合共用后导热性能明显改善，可以提高10%以上。
[0084]最后，还需要说明的是，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的 要素。
【主权项】
1. 一种高导热橡胶组合物，其特征在于，按照重量份包括： 100重量份的橡胶； 20~75重量份的炭黑； 〇~25重量份的白炭黑； 0.1~10重量份的碳纳米管； 0.1~10重量份的石墨烯。2. 根据权利要求1所述的高导热橡胶组合物，其特征在于:还包括0~15phr的增塑剂;2 ~5phr的抗氧化剂;0.5~5phr的促进剂；1~12phr的活性剂；以及0.5~6phr的硫磺。3. 根据权利要求1所述的高导热橡胶组合物，其特征在于:所述碳纳米管的长度0.5~ 100μπι，直径为 5 ~200nm。4. 根据权利要求1所述的高导热橡胶组合物，其特征在于:所述的石墨烯层数为1~20 层，比表面积为40~300m2/g。5. 根据权利要求1所述的高导热橡胶组合物，其特征在于:所述的碳纳米管的含量为1 ~5重量份。6. 根据权利要求1所述的高导热橡胶组合物，其特征在于:所述的石墨烯的含量为1~7 重量份。7. 根据权利要求1所述的高导热橡胶组合物，其特征在于:所述橡胶为二烯类橡胶。8. 根据权利要求1所述的高导热橡胶组合物，其特征在于:所述白炭黑的含量为5~15 重量份，所述炭黑的含量为30~40重量份。9. 权利要求1至8任一所述的高导热橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括： (1) 母炼： 母炼是在密炼机中进行的，起始温度为20-80°C，转速为30-80转/分钟，压力为3-8bar， 加料顺序为:橡胶在初始加入，10-60秒后加入白炭黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯、偶联剂、防 老剂、氧化锌、微晶蜡、硬脂酸和增塑剂，最后在140-175°C时排胶； (2) 终炼： 终炼是在密炼机中进行，加料顺序:在开始先母I父，10_60秒后加入促进剂和硫横，100-400秒后排胶。10. -种轮胎，其特征在于，包括权利要求1至8任一所述的高导热橡胶组合物。
【专利摘要】本申请公开了一种高导热橡胶组合物、其制备方法和轮胎，该高导热橡胶组合物，按照重量份包括：100重量份的橡胶；20～75重量份的炭黑；0～25重量份的白炭黑；0.1～10重量份的碳纳米管；0.1～10重量份的石墨烯。本发明的轮胎在维持原有的加工性能和常规物理性能的基础上，提高了整体材料的导热性能，缩短了硫化时间，同时提高了轮胎长期高负荷使用时的耐久性能。
【IPC分类】C08L7/00, B60C1/00, C08K3/36, C08L91/06, C08K7/24, C08K13/04, C08K3/22, C08K3/04
【公开号】CN105419004
【申请号】CN201510988624
【发明人】邵红琪, 於玉华, 贺炅皓, 郭继光
【申请人】张家港大塚化学有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月25日