石墨烯在橡胶复合材料工业中的应用

作为碳纳米材料家族的一部分,石墨烯及其相关功能化衍生物具有一系列特性,非常适合用于橡胶产品。

石墨烯可集成到橡胶聚合物网络中,显著影响橡胶系统的导热性和导电性。石墨烯与橡胶聚合物网络的结合也会对机械性能产生积极影响,例如耐磨性、抓地力、压缩永久变形和拉伸强度。

改性性能将取决于层厚度、表面积、横向尺寸和功能化状态等因素。

学术研究正在进行中,试图证明将石墨烯及其相关功能化衍生物集成到橡胶产品中的好处。

这项研究在过去几年中引起了橡胶行业的兴趣;例如,运动鞋制造商已探索开发含有石墨烯的鞋底,吸引了大量公众兴趣。

许多与橡胶制品相关的行业要求始终如一的高性能;例如,密封件和轮胎的制造商。

轮胎行业不断寻求提高耐磨性和抓地力,最近的研究促使中国轮胎公司及其供应商将相当多的注意力集中在石墨烯及其相关衍生物在轮胎制造中的潜在应用上。

为了充分开发石墨烯在轮胎工业中的应用潜力,确保聚合物中只存在初级颗粒(而不是团聚体)是很重要的。华体会双赢棋牌华体会体育平台母粒的使用是解决这一难题的一种方法——只有少数专业公司提供这项服务。

石墨烯橡胶轮胎。

图1所示。石墨烯橡胶轮胎。形象信用:六行(常州)材料科技有限公司。

第六元素与青岛兰湾ENE碳材料公司合作开发了一系列乳胶基石墨烯橡胶母粒。在将石墨烯转化为干燥的天然橡胶色母粒之前,采用一种特殊的方法分散石墨烯,将其在乳胶中解聚。

使用这种方法,可以在母粒中使用不同浓度的石墨烯。

研究发现,在标准胎面配方中添加石墨烯天然橡胶母粒可显著提高最终轮胎的耐磨性、抗拉强度和热导率(图2)。

石墨烯天然橡胶母粒基本胎面配方的力学性能和导热性能。

图2。石墨烯天然橡胶母粒制备的基本胎面配方的机械性能和导热性。形象信用:六行(常州)材料科技有限公司。

进行了进一步的试验,研究了半钢乘用车轮胎的完整橡胶配方的使用情况,包括石墨烯天然橡胶母料和不含石墨烯天然橡胶母料的情况。调查结果见表1。

在最后一系列测试中,吉利帝豪GL模型配备了石墨烯增强轮胎和标准轮胎。这次测试的轮胎尺寸是205/55R16。滚动阻力降低了10%,耐磨性提高了30%。也观察到轻微的噪音。

胎面配方中使用石墨烯天然橡胶母粒的轮胎性能提高,在乘用车轮胎和重型卡车轮胎的道路试验中得到了进一步证实(表1)。

表1。半钢客车轮胎胎面配方,含或不含石墨烯天然橡胶母粒。来源:第六元素(常州)材料科技有限公司

样本 磨损体积
³(DIN)厘米
黄褐色
(60摄氏度)
导热系数
(60摄氏度)
钢性铸铁客运轮胎 0.1478 0.17 0.194
石墨烯增强半钢客运轮胎 0.1154 0.14 0.229
石墨烯增强轮胎性能提高 21.92% 17.65% 18%

对重型卡车轮胎进行了类似试验(表2),评估了所有钢制轮胎,并比较了未添加石墨烯橡胶母粒增强胎面配方和添加石墨烯橡胶母粒增强胎面配方的钢制轮胎。该测试还确认滚动阻力降低25%,从而降低燃油消耗。

表2。重型卡车全钢轮胎-胎面配方,含或不含石墨烯天然橡胶母粒。来源:第六元素(常州)材料科技有限公司

样本 成品轮胎的平均磨损
(公里/毫米)
黄褐色
(60摄氏度)
全钢轮胎 11300 0.176
石墨烯增强全钢轮胎 15000 0.134
石墨烯增强轮胎性能提高 32.74% 23.86%

另一个例子是石墨烯天然橡胶母粒用于高速铁路轨道下安装的橡胶垫的配方。这被发现增加了橡胶垫的抗疲劳能力在35%到40%之间。

本信息来源、审查和改编自第六元素(常州)材料技术有限公司提供的材料。

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引用

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  • 美国心理学协会

    第六元素(常州)材料科技有限公司。。(2021年5月26日)。石墨烯在橡胶复合材料工业中的应用。偶氮纳米。于2021年10月12日从//www.quint-software.com/article.aspx?ArticleID=5747.

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    第六元素(常州)材料科技有限公司。。“在橡胶复合材料工业中利用石墨烯”。偶氮纳米。2021年10月12日。< //www.quint-software.com/article.aspx?ArticleID=5747 >。

  • 芝加哥

    第六元素(常州)材料科技有限公司。。“在橡胶复合材料工业中利用石墨烯”。AZoNano。//www.quint-software.com/article.aspx?ArticleID=5747。(2021年10月12日生效)。

  • 哈佛大学

    六元(常州)材料科技有限公司。2021.石墨烯在橡胶复合材料工业中的应用。AZoNano, viewed september 21, //www.quint-software.com/article.aspx?ArticleID=5747。

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