石墨烯提高橡胶强度和延展性
石墨在橡胶中的作用
石墨在橡胶中的作用
石墨在橡胶中的作用主要有以下几个方面：
1. 增强橡胶的机械性能：石墨作为一种优秀的填料材料，可以增加橡胶的刚度和强度，提高橡胶制品的硬度和耐磨性。
石墨填料能够在橡胶中形成一个骨架结构，增加橡胶的抗拉强度和耐久性。
2. 提高橡胶的导热性：石墨具有良好的导热性能，可以提高橡胶制品的导热性，使其更好地散热。
这对于一些需要散热的橡胶制品，如轮胎、密封件等是非常重要的。
3. 改善橡胶的摩擦性能：石墨的添加可以减少橡胶制品的摩擦系数，降低摩擦阻力，提高橡胶制品的耐磨性和耐腐蚀性。
4. 提高橡胶的导电性：石墨是一种电导体，加入适量的石墨可以使橡胶具有一定的导电性能。
这对于一些需要导电的橡胶制品，如电缆护套等是非常有益的。
总体来说，石墨在橡胶中的添加可以改善橡胶的机械性能、导热性能、摩擦性能和导电性能，使其更加适用于不同的应用领域。
石墨烯在橡胶中的应用
石墨烯在橡胶中的应用赵慧江河北西姆克科技股份有限公司河北省石家庄050000 摘要：石墨烯是一种强度较高的材料，将其制备合成高性能的聚合物在工业生产中具有较高的应用价值。
随着我国各项事业的综合发展，工业制造领域对材料的要求越来越高，橡胶材料作为广泛应用于工业企业的一种常见材料，提高橡胶材料的性能就显得尤为必要了。
石墨烯与橡胶进行复合材料制备，能够显著提高传统橡胶材料的性能，提高材料的功能化，是我国橡胶材料发展的主要方向。
关键词：石墨烯；橡胶；合成；应用石墨烯作为纳米填料，其具比表面积更大和更强的作用力，优于传统材料的性能，将石墨烯用于提高传统橡胶材料的性能是当前我国工业生产的主要趋势。
目前，已知石墨烯的制备方法五花八门，本文就石墨烯的结构、合成方法、应用展望等进行探讨，旨在为石墨烯在我国工业生产中发挥最大价值提供一点理论帮助。
1石墨烯的结构2004年，英国科学家首次通过胶带机械剥离高定向热解实验得到石墨烯后，这一物质迅速在世界范围内引起了广泛的关注。
石墨烯为一种新型的二维原子晶体，由通过杂交连接的单个原子碳原子层组成，整体上呈二维六方晶格结构分布，单层碳原子之间紧密排列，如图1所示。
图1石墨烯的结构在首次制得石墨烯前，专家学者普遍认为石墨烯不会在任何的二维晶体结构中维持稳定性。
然而，研究表明石墨烯能够通过在表面上形成皱纹或通过吸附其他分子来维持稳定性。
严格的说，这是一种单层物质，对于双层以及多层石墨，由于其结构和性质与石墨有着明显的不同，因此有学者指出双层以及多层石墨在广义上来说也属于石墨烯的范围。
2石墨烯的合成方法石墨烯的合成制备方法大致上可以分成自下而上、自上而下两种。
2.1自下而上方法自下而上这种方法主要包括气相沉积法、碳纳米管转换法、化学转化法以及晶体外延生长法等。
其中，气相沉积法以及晶体外延生长法更多的是用来生产量少尺寸大、要求无缺陷的石墨烯，所以在一些基础的领域中应用较多，但是由于这种方法不能大量的进行石墨烯生产，因此当前我国工业领域对这种方法应用不多[1]。
石墨烯材料的特点以及在各个领域中的应用
石墨烯材料的特点以及在各个领域中的应用
石墨烯是一种由碳原子构成的单层薄炭素材料，具有许多独特的特点和广泛的应用。
以下是石墨烯材料的特点以及在各个领域中的应用。
特点：
1. 高强度和高硬度：石墨烯的强度比钢高200倍，硬度比金刚石高五倍。
2. 轻量和薄：石墨烯仅有一个原子层厚度，非常轻便。
3. 电子迁移速度快：电子在石墨烯中移动的速度非常快，是现有材料的几百倍。
4. 热稳定性好：石墨烯可以承受高温，不易熔化或分解。
5. 非常透明：石墨烯能够使90%的光线穿透，是目前已知的最透明的材料之一。
应用：
1. 电子学：石墨烯非常适合用于电子学领域，因为它的电子迁移速度非常快，在电子器件中能够提供更快的信号传输速度。
例如，石墨烯可以用于制造晶体管、场效应晶体管和光电二极管等。
2. 医学：石墨烯可以用于制造医用传感器和医疗设备。
例如，石墨烯传感器可以检测人体内某些化学物质的浓度，对于监测病情和治疗非常有用。
3. 能源：石墨烯还可以用于制造太阳能电池和储能器。
例如，石墨烯太阳能电池可以将太阳能转换为电能，而石墨烯储能器可以在短时间内存储大量电能。
4. 环境保护：石墨烯可以用于净化和过滤水和空气。
例如，石墨烯纳米过滤膜可以去除水中的杂质和污染物，而石墨烯纳米过滤器可以去除空气中的有害物质和颗粒物。
总之，石墨烯具有许多独特的特点和广泛的应用，在未来的科技领域中具有重要的发展前景。
石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性研究
石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性研究近些年来随着石墨烯和碳纳米管在材料领域众多的工业应用，研究人员开始重视这两种物质在橡胶材料中的分散性状况。
本文就对石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性研究进行一个综述，旨在为今后基于橡胶材料开发、应用中需要解决的分散性问题提供有效的参考资料。
首先，石墨烯和碳纳米管是新兴的纳米结构材料，具有优异的机械性能、电学性能和光学性能，已成为新型功能材料的首选。
然而，这两种材料的分散性在橡胶材料中仍然是一个挑战，有着重要的意义。
其次，实验证明，石墨烯和碳纳米管在橡胶基材料中的分散性表现出显著的差异。
显著优于碳纳米管的石墨烯，其分散性在橡胶中的表现会受到很多因素的影响，包括体系的热处理、橡胶的形状、石墨烯和橡胶的浓度以及加入材料的性质等。
相应地，石墨烯在橡胶中的分散性促使研究人员将石墨烯和橡胶材料联用，以提高其力学性能和电学性能。
而碳纳米管和橡胶的分散性也受到了影响。
实验表明，碳纳米管在橡胶基材料中的分散性受到影响的因素与石墨烯相似，只是碳纳米管的分散性会比石墨烯低一些。
为改善碳纳米管在橡胶中的分散性，研究人员使用多种表面改性技术，如化学修饰、物理混合和聚合物相互作用等，有效改善了碳纳米管在橡胶中的分散性。
最后，研究者在石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性方面也做了相关研究。
他们发现，将自然界的活性物质引入橡胶体系中可以显著改善石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性。
而此外，一些抗菌剂，抗氧化剂、吸附剂等也可以通过影响石墨烯和碳纳米管的极性、表面能和表面电荷等因素，对其分散性有一定的改善作用。
总之，以上研究表明，石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性具有重要的意义，它们能够有效改善橡胶材料的机械性能、电学性能和光学性能，从而在材料领域得到广泛应用。
因此，基于石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性，未来将展开更多的研究，以期获取更佳的橡胶材料应用效果。
石墨烯的前景
石墨烯的前景石墨烯是一种由碳原子形成的具有单层二维结构的材料，具有许多独特的特性和潜在的应用前景。
以下是石墨烯的前景的一些描述。
首先，石墨烯具有超高的导电性和热导性。
由于它的结构非常紧密，电子可以在其表面上以非常快的速度运动。
这使得石墨烯成为制造高性能电子器件的理想材料，例如高速晶体管、半导体和光电器件等。
此外，石墨烯的高热导性使其成为制造高效散热器的材料，可以广泛应用于电子设备和电子汽车等领域。
其次，石墨烯具有出色的力学性能。
石墨烯的强度非常高，比钢还要强200倍以上，同时具有极高的柔性和延展性。
这使得石墨烯可以用于制造轻量化的材料，例如飞机、汽车、船舶和房屋等，可以大大减少能源消耗和环境污染。
第三，石墨烯具有特殊的光学性质。
由于其二维结构，石墨烯对光的吸收和发射具有很高的效率。
这使得石墨烯在太阳能电池、光电器件和光学传感器等领域具有广阔应用前景。
例如，石墨烯可以制造更高效的太阳能电池，将太阳能的利用率提高到一个新的水平。
第四，石墨烯具有出色的化学稳定性和生物相容性。
由于石墨烯的结构非常稳定，能够抵抗腐蚀和化学侵蚀。
这使得石墨烯在环境保护和化学工程领域具有重要的应用前景，例如制造高效的废水处理设备和气体分离膜等。
此外，石墨烯的生物相容性使其可以用于生物医学领域，例如制造人工器官和药物输送系统等。
最后，石墨烯具有丰富的资源和低成本的生产工艺。
石墨烯的原材料——石墨非常丰富，可以从地球上的许多地方获取。
此外，石墨烯的生产工艺已经得到了广泛研究，可以通过各种方法进行大规模生产。
这将大大降低石墨烯的制造成本，使其更易于商业化应用。
总而言之，石墨烯具有许多独特的特性和潜在的应用前景，包括电子器件、材料科学、能源产业、生物医学和环境保护等领域。
虽然目前还存在一些技术挑战和商业化障碍，但随着研究的不断深入和技术的不断发展，相信石墨烯在未来将会取得更加广泛的应用和商业化成功。
石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性研究
石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性研究近年来，石墨烯和碳纳米管作为具有巨大潜力的有机非金属纳米材料，在多领域应用中受到了广泛的关注。
橡胶是具有最高绝缘性的橡胶，具有杰出的电磁屏蔽性、阻尼性、抗紫外线性等特性，因此，将石墨烯和碳纳米管引入橡胶中作为其填料，已成为新兴的研究方向。
一方面，将石墨烯和碳纳米管添加到橡胶中，可以实现橡胶的性能改善。
首先，随着碳纳米管和石墨烯含量的增加，橡胶性能的硬度会因为分散体系中碳纳米管和石墨烯结构之间的作用力而大大增加。
时，加入碳纳米管和石墨烯后，由于碳纳米管和石墨烯的高热导率，橡胶的热导率也会大大提高，这有利于橡胶材料在高温环境中的使用。
外，由于碳纳米管和石墨烯具有杰出的抗紫外线性，因此，将这些材料添加到橡皮中可以有效改善橡皮材料的耐光性。
另一方面，碳纳米管和石墨烯在橡胶中的分散性也很重要。
其主要特点是尺寸小，它们的长度和直径都小于15nm，且具有极高的表面积和可改性性。
果碳纳米管和石墨烯的分散性越好，则它们的性能改善也会越好。
因此，研究人员集中精力研究碳纳米管和石墨烯在橡胶中的分散性问题。
为了提高碳纳米管和石墨烯在橡胶中的分散性，研究人员在合成制备碳纳米管和石墨烯时采用了多种方法。
首先，可以采用共沉淀法，利用交联剂将碳纳米管和石墨烯与橡胶基体共沉淀，从而改善碳纳米管和石墨烯在橡胶中的分散性。
，可以采用改性水溶性聚合物的方法，利用含水物质的活性基团改性碳纳米管和石墨烯，使它们与橡胶相容，从而更有效地分散到橡胶中。
外，研究人员还可以采用改性外接性聚合物的方法，向碳纳米管和石墨烯表面涂覆外接性聚合物，使其与橡胶具有良好的相互作用，从而改善碳纳米管和石墨烯在橡胶中的分散性。
在调控碳纳米管和石墨烯在橡胶中的分散性方面，研究人员还采取了更多的手段，比如利用有机溶剂调节碳纳米管和石墨烯的可溶性，从而改善碳纳米管和石墨烯在橡胶中的分散性。
外，也可以采用添加剂和超声提散技术，使液体分散体系更加稳定，从而改善碳纳米管和石墨烯在橡胶中的分散性。
石墨烯的物理特性和应用前景
石墨烯的物理特性和应用前景石墨烯是晶体材料中最具有前途的一种，它具有一系列独特的物理和化学性质，被誉为“材料学领域的瑰宝”，是继发现全球第一种新物质锂离子电池之后的又一次突破。
本文将从物理特性和应用前景两个方面对其进行探讨。
一、石墨烯的物理特性1. 热稳定性石墨烯是由一个石墨层剥离而来，具有非常高的热稳定性，可以在高温下保持稳定的结构和性质。
这使其成为一种理想的热电材料，可应用于电子设备、能源存储、传感器等领域。
2. 机械强度高石墨烯的强度非常高，比钢铁还要强，而且柔韧性也非常好，具有超强的抗拉强度和弹性模量。
这使其成为一种非常有用的材料，可以制作高性能的机器人和其他基于机械的设备。
3. 光电性能优异由于石墨烯具有独特的晶体结构和电子性质，可以吸收和产生光辐射，同时还具有优异的导电性和透明性，因此可以应用于太阳能电池、光伏发电和其他光电器件。
4. 超导性能在低温下，石墨烯可以表现出超导性，因此可以应用于超导器件等领域。
其具有更高的超导临界温度和临界电场，这使其与其他超导材料相比具有更大的优势。
二、石墨烯的应用前景1. 电子学石墨烯具有非常优异的电子输运性能，可以应用于高性能场效应晶体管和其他微电子器件。
此外，还可制备电子学设备中的电极和传感器。
2. 能源存储石墨烯具有非常高的比表面积和极高的电容值，可以应用于制备超级电容器和电池，成为一种具有巨大潜力的能源存储材料。
3. 生物医学石墨烯是一种非常生物相容性、生物耐受性的新型材料，因此可以应用于生物医学领域，如生物传感器、图像诊断和癌症治疗等。
4. 光电子学石墨烯的导电率非常高，同时具有很好的光学性能，因此可以应用于制备光学器件，如太阳能电池、光伏发电等。
总之，石墨烯具有非常广泛的应用前景和潜力，被广泛认为是开启新时代的材料之一，我们有信心相信石墨烯在未来必将离我们越来越近。
石墨烯的机械增强与增韧研究
石墨烯的机械增强与增韧研究石墨烯是二维晶体材料中的一种，由单层碳原子组成的结构，因其独特的性质而引起了广泛的关注。
石墨烯的机械增强与增韧研究是近年来材料科学领域的一个热点。
本文将探讨石墨烯在机械增强与增韧方面的研究现状和未来发展趋势。
在石墨烯的机械性能方面，其具有极高的弹性模量和强度。
石墨烯的弹性模量约为1 TPa，这使得它成为实现材料的机械增强的理想候选。
石墨烯的机械增强主要通过控制其晶格结构实现。
研究人员通过纳米缺陷工程、纳米孔洞和层间间隙调控等方法，有效地提高了石墨烯的机械性能。
例如，通过在石墨烯表面引入碳纳米管或金属纳米线，可以有效地增加其强度和韧性。
此外，掺杂也是实现石墨烯机械增强的重要手段。
研究人员通过向石墨烯中引入氧、氟等元素，有效地提高了其强度和韧性。
与此同时，石墨烯的增韧研究也备受关注。
虽然石墨烯具有很高的强度，但其脆弱性也限制了其在实际应用中的使用。
为了解决这个问题，研究人员一直在探索不同的增韧方法。
一种方法是通过石墨烯的层间剥离，制备出多层石墨烯片材。
这种多层石墨烯片材具有良好的韧性和延展性，能够有效地缓解应力集中和裂纹的扩展。
另一种方法是通过石墨烯与其他材料的复合，实现增韧效果。
例如，石墨烯与聚合物、金属等材料的复合可以显著提高复合材料的韧性和延展性。
值得注意的是，复合材料中石墨烯的分散状态对增韧效果有着重要影响。
因此，研究人员还通过引入表面改性剂或表面活性剂等手段，改善石墨烯在复合材料中的分散性，从而进一步提高复合材料的增韧性能。
尽管石墨烯在机械增强和增韧方面的研究取得了一定的进展，但仍存在许多挑战和待解决的问题。
首先，石墨烯的大面积制备技术是石墨烯应用的瓶颈之一。
目前的制备方法大多需要高温高压条件，且难以实现规模化生产。
其次，石墨烯的表面和边缘缺陷对其力学性能和增韧效果有着重要影响，但石墨烯的缺陷控制和修复仍面临很大的挑战。
此外，石墨烯与其他材料的界面问题也需要进一步研究。
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±２ 。 接 触角低 （ 图９ ） 。
３ 结 论
本文 介绍 了通 过使用 次氯 酸钠 和盐 酸制备 亲 水 氢 化 丁 腈 橡 胶 的制 备 方 法
却 干燥 得到 氢 化 丁腈 橡 胶 。该 方 法 工艺 简 单 ， 生
参考文献 ：
１ Ｔ． Ｃ ｈ ａ ｎ ｒ ｏ ｊ 等， Ｒ． Ｃ ． Ｔ． ， Ｖｏ １ ． ２ ９ ， Ｎ ｏ ． ２ （ ２ ０ １ ６ ） ， ２ ５ １ ～２ ６ １
的 亲水性 增大 也得 到 水 接 触 角测 量 结 果 的证 实 。
Ｃ ＮＲ试样 的水 接触 角 为 ８ ７ ±４ 。 ， 比 ＮＲ试 样 １ ０ ９
０ ０ ２ ３ ２ ０ ０ ４要求 的合 格值 １ ． ０ 。
Ｓ ｏ ｆ ｔ ， 其中 的 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｔ ｙ ｐ ｅ ｒ Ｓ ｏ ｔ ｆ 牌 号 是 ～ 套 透 明 的
Ｓ Ｂ Ｓ细丝 。随 着 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｔ ｙ ｐ ｅ ｒ Ｓ ｏ ｔ ｆ 产 品 的 出现 ， ３ Ｄ
硬 橡胶组 分制 成 的柔性 透 明 ３ Ｄ打 印 机 。该 系列
现， 在 橡胶 薄膜 中添加 极 少 量 石 墨烯 就 能使 新 材 料 的强度 和 弹 性 提 高 ５ Ｏ ９ ／ ６ 。这 种 复 合 材 料 有 望
用 于制 造性 能更好 的手套 、 运动服、 医疗 器械等 。
俄 罗斯 推 出透 明 ３ Ｄ打 印硬 橡 胶 聚 合 物
日前 ， 俄 罗斯 ３ Ｄ 打印材 料公 司 Ｆ ｉ ｌ ａ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｎ ｏ 推 出了一系 列 由苯 乙 烯 、 丁 二烯 及 苯 乙烯 之类 的
化 产 品。研究 发现 次氯 酸钠 浓度 、 盐 酸浓度 、 表 面 活 性剂浓 度 ， 以及 反 应 时 间会 影 响 Ｃ ＮＲ 中 氯 醇 含 量 。ｌ ｌ 氯醇含 量 的 Ｃ ＮＲ在 柴 油 和汽 油 中的 耐燃 油 性 分 别 比 ＮＲ 的 耐 油 性 好 ３倍 和 ４倍 。 ＮＲ和 ｃ ＮＲ 的热 性 能 和 力学 性 能很 相 近 。根 据 这 些结果 ， 由该 方 法 所 制 备 的 Ｃ ＮＲ可 作 为 天 然 橡 胶 的优 良替代材 料 ， 扩 大其 应用领 域 ， 用于耐 油 容器、 软管 以及涂 料等 。
所 制 得的氢 化 丁腈 橡胶 具有 良好 的热稳 定性 以及
热 老化性 ， 可 广 泛 应 用 于 油 田 以 及 汽 车 工 业 等
领域。
酸 混合浸 泡 ， 并加入 双 氧水 以及 丁腈 橡 胶 ， 随后通 过 紫外线 光 照 、 氢化 反应后 过 滤 ， 最 后将 过滤 物冷
石 墨 烯 提 高 橡 胶 强 度 和 延 展 性
研究 人 员开发 出一 种氢 化丁腈 橡胶 的制 备方 法 。它 是将 原硅酸 加入 硝酸 亚铁 、 硝酸镁 、 尿 素 以 及 乙酰丙 酮 铈 后 ， 用 氨水调节 ｐ Ｈ， 得混合 物， 之
后 将混 合 物 烘 干 、 煅烧 ， 通 过 高纯 度 氢气 后 ， 与 盐
产 成 本低 ， 安全 可 靠 ， 而 且催 化 剂分 离 回收简 单 ，
３ Ｄ 打 印 材 料 包 括 纯 色 苯 乙烯一 丁 二 烯一 苯 乙烯 嵌 段 共 聚物 （ Ｓ Ｂ Ｓ ） 细丝 Ｔ — Ｓ ｏ ｆ ｔ 和 实 心 金属 材 料 Ｍ—
打 印机用户 可 以创 建 更 多透 明材 质 的产 品 ， 如 灯 罩、 装 饰花 瓶 、 玻 璃器 皿等 。
异 戊 橡 胶 生 产 新 方 式
英 国曼彻 斯特 大学 的研究 人员 制备 出了一种 橡 胶与 石墨烯 的复 合 材料 ， 强度 较 高 且 有更 好 延 展 性 。他们 测试 了两 种橡 胶 材 料 ： 一 种 由聚异 戊 二 烯组成 ， 另 一 种 是人 造 橡 胶 聚 氨 酯 。往 两 种 材
料 中添加不 同种 类 、 数 量和 尺寸 的石墨 烯 ， 结果 发
第４ ７卷
第 ２期
用 次氯 酸钠 氯醇 化天 然胶乳 制备 耐油 材料
２ ９
具有 较低 的 溶 胀 （ 图 ８ ） 。与 原 始 ＮＲ 相 比 ， １ １ 氯醇 含 量 的 Ｃ ＮＲ 的溶 胀 率 在 柴油 中低 ６ ７ ， 在 汽 油 中低 ７ ５ 。耐油性 大 幅改善 是 因为 Ｃ ＮＲ 中 存在 亲水 性 的羟基 和 氯 基 团 。和 ＮＲ相 比， Ｃ ＮＲ
中国石化 北京 化工研 究 院近期 开发 出一 种异 戊橡 胶生 产新 方法 ， 即 在稀 土 催 化 剂 和溶 剂 存 在 下 使异戊 二烯 聚 合 ， 然 后 将得 到 的胶 液 进行 预 处 理 和凝 聚 。预处理 和凝 聚 的过程包 括在 终止 釜 中 使 聚合得 到 的胶 液 与非 水 溶 性 分 散 剂接 触 ， 制 得 混 合胶 液 ； 将 混合胶 液 与碱水 接触 并分 层 ； 最 后将
分 出的上层 胶 液 送 至 凝 聚 釜 与水 溶 性 分 散 剂 接
触 。该 方法 能有 效 脱 除橡 胶 中残 留 的 卤化 物 、 氢 离子 及金属 化合 物 。将通 过该方 法生 产 的橡 胶制 成 医用胶塞 时 ， 其溶 出物 ｐ Ｈ 值 的 变 化 要 小 于 ０ ． ４ ， 远 低 于 国家 药 品包 装 容 器 （ 材料 ） 标准 Ｙ Ｂ Ｂ