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橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (Rubber)

石墨烯在橡胶中的应用以及研究进展

Application of graphene in rubber and its research progress

董月，周睿，辛振祥
( 青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东 青岛 266042)

摘要 ： 系统的介绍了石墨烯的制备及其应用，同时概述了石墨烯与导电高分子材料的复合以及氧化石墨烯在导电高分子中的
研究进展，并阐述了石墨烯作为纳米级的理想填料在导电高分子上的应用前景。
关键词 ： 石墨烯 ；导电 ；氧化石墨烯 ；纳米复合材料
中图分类号 ： TQ330.1 文章编号 ： 1009-797X(2017)23-0024-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2017.23.005

橡胶增强理论及新型补强填料的研究一直是橡胶 2 石墨烯在橡胶中的应用
科学研究领域的重点和热点。石墨烯是至今为止被人 石墨烯在橡胶领域应用广泛，比如，将石墨烯应
们所知的强度最高的材料，其对制备高性能聚合物基 用于载重子午线轮胎胎面胶中，石墨烯 / 橡胶复合材
复合材料有巨大的应用价值。近年来，高铁，大飞机 料被用来做电池电极、传感器等。 自从石墨烯 2004
等高新科技对材料的使用越来越苛刻，橡胶材料必须 年发现以来，得到了广泛的关注，石墨烯具有很高的
设法改变传统的性能，提高自身的功能化，传统材料 强度，碳原子之间的强大作用力使其成为目前力学强
已无法满足这一需求。石墨烯作为一种纳米填料具有 度己知最高的材料。它具有优异的力学性能、电性能、
很大的比表面积和很强的界面作用力，比传统材料的 热性能等，石墨烯的加入使复合材料也拥有这些优异
性能更优异，用石墨烯来改性橡胶是未来的发展趋势 的性能。传统工艺中使用炭黑、碳纳米管等作为填料
之一。目前制备石墨烯的方法众多，其中最常用是氧 对橡胶材料进行补强，石墨烯的发现丰富了碳基填料
化还原法制备石墨烯。本论文阐述了石墨烯与橡胶材 的种类，得到性能更为优异的复合材料。由于石墨烯 /
料的制备、表征、与导电橡胶材料的复合，同时详细 复合材料的力学性能和电容性能，导致石墨烯可以在
表述了氧化还原法制备石墨烯，最后阐述了石墨烯的 结构上易于形成三维分级结构，我们添加其他物质组
研究进展以及展望。 成复合材料，用来增强复合材料的机械性能、导电性
能或者某些特殊的功能，根据掺杂的材料不同，得到
1 石墨烯的制备方法 不同的复合材料，使得得到的材料的性能有所不同。
石墨烯制备方法包含多种，其中有化学气相沉积 2.1 石墨烯与普通的橡胶材料复合
法（CVD）、逐层沉积法（LBL）、电泳沉积法、真空 石墨烯复合材料的物理机械性能受到多种因素影
抽滤法、涂制成膜法、原位化学还原法等，每个方法 响 , 包括石墨烯的分散程度和橡胶基体与石墨烯间的
都有独特之处，现总结它们的优缺点如表 1 所示。 界面相互作用以及橡胶复合材料的交联密度等。表 3
1.1 石墨烯 / 复合材料的制备方法 是在 5 号天然橡胶中添加 40 份炭黑的基础上添加 1、
目前常用的制备方法主要有机械共混、溶液共混、
乳液共混和原位聚合。每种方法都有它的优缺点，列 作者简介 ：董月 (1991-)，女，青岛科技大学硕士研究生，
于表 2 所示。 主要研究方向为天然橡胶的动态疲劳失效机理。
收稿日期 ：2017-03-14

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