石墨烯在合成橡膠中的應用研究進展

崔小明

（中國石化北京化工研究院燕山分院，北京 102500）

近年來，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，對橡膠材料提出了更高的要求，尤其是電子、交通、能源、航空航天等高科技領域。橡膠材料正朝著功能化、精細化和多元化的方向發(fā)展，很多應用領域如開關、傳感器、密封件等都需要橡膠材料具有導電、導熱、氣體阻隔或電磁屏蔽等性能。然而，橡膠的許多性能（如拉伸強度、硬度、耐磨性能、耐疲勞性能等）通常需要添加填料如炭黑、白炭黑、石墨烯、蒙脫土、碳納米管（CNTs）等才能得以實現(xiàn)。

石墨烯是一種以碳原子組成的六角形蜂巢晶格的平面薄膜、厚度只有一個碳原子大小的二維碳納米材料。與其他碳類填料如炭黑、石墨、碳納米管等相比，石墨烯（包括其改性衍生產品）具有更大的比表面積、強度、彈性、熱導率和電導率以及超薄、表面易于化學修飾等優(yōu)點，在很小的填充量下就能形成完善的填料網絡。表面具有化學基團的石墨烯與橡膠分子鏈有較強的相互作用，有利于提高復合材料的力學性能，同時也可賦予其特殊功能。石墨烯優(yōu)異的特性使其成為近年來材料領域的研究熱點[1-3]。

本文介紹了石墨烯（包括其改性衍生產品）在丁腈橡膠（NBR）、丁苯橡膠（SBR）、丁基橡膠（IIR）、乙丙橡膠（EPR）和氯丁橡膠（CR）等中的應用研究進展，并指出了其今后的發(fā)展方向。

1 單獨且增強單一膠種的應用研究進展

1.1 在NBR中的應用

張濤等[4]以氧化石墨烯（GO）作為分散相加入NBR基體中，通過機械共混法和乳液法分別制備GO/NBR復合材料，考察了加入不同用量GO對GO/NBR復合材料物理性能和耐磨性能的影響。結果表明：與純NBR膠料相比，GO/NBR復合材料的物理性能有較大提高；隨著GO添加量的增加，復合材料的物理性能逐步提高。當GO的添加量為2.0 g時，復合材料的耐磨性能最好，熔體法和乳液法制備復合材料的磨耗指數(shù)分別為197.8%和211.8%。

殷標等[5]采用一種改進的Hummers方法，通過在濃硫酸中加入不同量的高錳酸鉀，制備了不同氧化程度的GO，并將不同氧化程度的GO添加到羧基丁腈橡膠（XNBR）中制備了XNBR/GO復合材料。結果表明：隨著GO氧化程度的增大，XNBR/GO復合材料中橡膠與填料之間的相互作用變強；橡膠與填料之間較強的相互作用促進XNBR/GO復合材料中的應力傳導；當高錳酸鉀與石墨的質量比為3∶1時，XNBR/GO復合材料的拉伸強度、100%定伸應力、300%定伸應力和撕裂強度達到最大，相比XNBR膠料分別提高了114.6%，111.2%，269.3%和88.5%。

趙笛等[6]采用共凝聚法制備XNBR/石墨烯納米復合材料，并研究其共凝聚過程的影響因素。結果表明：在溶液pH值為2.0時，XNBR和石墨烯水相分散液的Zeta電位均為負值，不加凝聚劑無法使這兩種粒子凝聚；氯化鈣和硫酸鋁具有較好的共凝聚效果；當攪拌速率達到300 r·min-1以上時，可形成粒徑較小且均一的共凝聚粒子；調節(jié)凝聚溫度可控制共凝聚粒子的粒徑。

張林等[7]以NBR為基體，添加由改進Hummers法制備的GO和經過表面改性的GO，制備出具有較高阻尼性能的阻尼材料，研究NBR/GO和NBR/改性GO共混物的阻尼與耐老化性能。結果表明：將GO與改性GO加入NBR中后，共混物的損耗因子（tanδ）增大，且其耐老化性能也有所改善；添加較少量GO時，其耐老化性能較好；添加改性GO時，改性GO添加量對共混物的耐老化性能影響不明顯，GO和改性GO的分散性與共混物耐老化性能成正相關性。通過微觀分析發(fā)現(xiàn)，團聚是共混物耐老化性能下降的主要原因，而添加GO和改性GO后所形成的界面效應則是其阻尼性能和耐老化性能優(yōu)良的主要原因。

王小蕾等[8]采用水合肼/過氧化氫催化體系對NBR膠乳進行原位加氫，制得氫化NBR（HNBR）膠乳，并以乳液共混的方式將石墨烯漿料與HNBR膠乳共混制備石墨烯/HNBR納米復合材料，并考察了石墨烯用量和添加順序對石墨烯/HNBR納米復合材料性能的影響。結果表明：隨著石墨烯用量的增大，石墨烯/HNBR納米復合材料的物理性能明顯提高，導熱性能也隨之提高，且在160 ℃時仍具有較好的導熱性能；石墨烯在NBR膠乳原位加氫之前加入石墨烯分散均勻，可賦予納米復合材料優(yōu)異的物理性能和導熱性能。

趙洪國等[9]采用四氧化三鐵負載對石墨烯進行改性，并制備了石墨烯/NBR復合材料。結果表明：改性石墨烯與NBR基體相容性好，并具有較高的增強效應；復合膠料的儲能模量（E′）增大，玻璃化轉變溫度（Tg）向高溫方向移動，其磁效應與超順磁材料相似。

陳邦瓊等[10]通過界面還原法制備聚苯胺（PAN）改性還原石墨烯（PAN-RGO），將PANRGO作為添加劑與NBR反應制得PAN-RGO/NBR復合材料，并研究了PAN-RGO添加量對復合材料性能的影響。結果表明：隨著PAN-RGO添加量的增大，PAN-RGO/NBR復合材料的拉斷伸長率和撕裂強度呈先增大后減小的趨勢，當PAN-RGO添加量為0.3份時達到最大；隨著PAN-RGO添加量增大，PAN-RGO/NBR復合材料的硬度呈增大趨勢。

1.2 在SBR中的應用

陸銘等[11]以濕法制備的石墨烯/SBR母粒作為添加助劑，研究不同用量石墨烯/SBR母粒對SBR性能的影響。結果表明：當石墨烯用量為0.125份時，其在膠料中的分散性和耐磨性能良好，生熱和滾動阻力低；石墨烯用量越大，膠料的抗切割性能越好。

蘇甜等[12]以十八胺（ODA）對GO進行改性，采用乳液復合法制備ODA功能化GO（ODA-GO）/乳聚丁苯橡膠（ESBR）復合材料，并對其性能進行研究。結果表明：ODA-GO在ESBR中的分散性良好，少量ODA-GO在ESBR中能夠形成較強的填料網絡；與ESBR膠料相比，ODA-GO/ESBR復合材料在0 ℃時的tanδ增大，60 ℃時的tanδ減小；隨著ODA-GO用量的增大，復合材料的物理性能和氣密性提高。

孫斌等[13]利用分子動力學模擬和Reax FF反應力場，考察了加入GO后SBR的力學性能，包括彈性模量、硬度、摩擦性能等。模擬結果表明，加入GO后，復合材料的彈性模量相比于純SBR膠料提高77%，硬度提高20.30%，摩擦因數(shù)降低18%，磨損率降低38%。通過計算摩擦過程中GO和SBR之間氫鍵能和結合能的變化，提出了摩擦性能增強的機制。在摩擦過程中，SBR基體和GO之間的結合能逐漸增大，結合能的增大使得應力能夠很好地從SBR基體轉移到強度更高的GO上，從而提高復合材料的摩擦性能。

陳楊等[14]為了提高GO在SBR中的分散性，采用離子液體氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑（AMIMCl）對GO進行改性，得到了離子液體改性GO（GOIL）。通過乳液混合法制備了GO-IL/SBR復合材料，研究了GO-IL/SBR硫化膠的熱穩(wěn)定性。結果表明：與未改性的GO相比，GO-IL能明顯提高SBR硫化膠的熱穩(wěn)定性；當填料用量為5份時，GO-IL/SBR硫化膠的最大熱失重溫度和熱降解活化能分別比GO/SBR硫化膠提高了4 ℃和17.35 kJ·mol-1。

賀東碩等[15]將預分散石墨烯應用到SBR中，考察了預分散石墨烯的微觀結構及其對SBR加工性能和硫化膠物理性能的影響，并與石墨烯原粉進行了對比。結果表明：石墨烯均勻分散在SBR基體中；預分散石墨烯填充到SBR中后，混煉膠的門尼粘度下降；隨著石墨烯用量的增大，混煉膠的焦燒時間和正硫化時間明顯縮短，含有預分散石墨烯的混煉膠正硫化時間的縮短趨勢更為明顯；隨著石墨烯用量的增大，SBR硫化膠的拉伸強度、撕裂強度和耐磨性能逐漸提高，且預分散石墨烯對SBR硫化膠物理性能的改善效果明顯優(yōu)于石墨烯原粉。

何俊寬等[16]采用乳液共混法將GO和SBR膠乳共凝聚制得GO/SBR硫化膠，并研究了GO用量對SBR的物理性能、熱穩(wěn)定性和導熱性能的影響。結果表明：隨著GO用量的增大，GO/SBR硫化膠的物理性能、熱穩(wěn)定性及導熱性能均得到提高；當GO用量為5份時，GO/SBR硫化膠的拉伸強度和撕裂強度分別比SBR硫化膠提高了332%和300%，最大熱分解溫度提高了14.07 ℃，熱擴散系數(shù)提高了13.6%，導熱系數(shù)提高了16.8%。

徐霞等[17]采用石墨烯納米片作為發(fā)熱材料，以水性SBR為基體，制備了定向排列石墨烯/SBR復合材料，并探究了石墨烯的含量對復合材料電熱性能的影響。結果表明：當石墨烯質量分數(shù)為0.03時，復合材料的電導率為0.53 S·cm-1；復合材料的電熱性能隨電導率和電壓的增大而提高，當施加12 V的激勵電壓時，復合材料的加熱飽和溫度為88 ℃。

1.3 在IIR中的應用

劉欣等[18]以天然石墨為原料通過改進的Hummers法制備了GO，并用ODA對GO進行了改性。采用溶液共混法制備了溴化丁基橡膠（BIIR）/GO接枝ODA復合材料，并對其性能進行了研究。結果表明：改性后的石墨烯在BIIR中得到了較好的分散；加入1.5份的BIIR/GO接枝ODA復合材料的拉伸強度增大至6.67 MPa，比純BIIR膠料的2.89 MPa提高了131.7%；拉斷伸長率增大到1 074%，提高了57.4%。

王廣克等[19]通過Hummers法并以硅烷偶聯(lián)劑KH-550為改性劑制備改性GO。以改性GO為補強填料、IIR為橡膠基體制備改性GO/IIR復合材料，并對其性能進行研究。結果表明：加入改性GO制備的復合材料的拉伸強度先增大后減小，tanδ峰值增大，阻尼溫域拓寬，隔聲性能略有提升；復合材料可有效抑制單層鍍鋅鋼板的共振和吻合效應，基于其阻尼特性制備的約束阻尼隔聲板的隔聲性能明顯提高。

1.4 在EPR中的應用

貢健等[21]將石墨烯/天然橡膠（NR）預分散母料與EPDM共混，并研究石墨烯/EPDM復合材料的硫化特性和物理性能。結果表明：在石墨烯用量較小的情況下，石墨烯/EPDM硫化膠的硬度、300%定伸應力和拉伸強度均有所提高，屈撓龜裂壽命延長；當石墨烯用量為1份時，復合材料的拉伸強度和屈撓龜裂壽命達到最大值；隨著石墨烯用量的增大，復合材料的門尼粘度提高，ts2稍縮短，t90延長，撕裂強度總體下降，壓縮永久變形、Tg和tanδ變化不明顯。

侯彥輝等[22]為提高EPR的力學性能，由GO經過水熱反應制備出大尺寸的三維泡沫狀石墨烯（GF），然后將一定量的EPR氯仿溶液分別置入不同量的GF中并將溶劑蒸干，通過直接冷壓和雙螺桿擠出機制備出不同質量分數(shù)的GF/EPR復合材料，并研究了GF的添加量以及直接冷壓和雙螺桿擠出機2種加工方式對復合材料物理性能的影響。結果表明：GF的加入能顯著提高復合材料的拉伸強度；當GF質量分數(shù)小于0.01時，通過冷壓制備的復合材料的拉伸強度和拉斷伸長率提升明顯，其中GF質量分數(shù)為0.005時，復合材料的拉伸強度提高了1.9倍，拉斷伸長率提高了28.6%；當GF質量分數(shù)不小于0.05時，經雙螺桿擠出機制備的復合材料具有更高的拉伸強度，但GF質量分數(shù)不大于0.03的復合材料的拉伸強度和拉斷伸長率都下降較多。

湯進等[23]采用還原法在EPDM泡沫結構中原位生長RGO氣凝膠材料，制備了RGO/EPDM泡沫雙三維復合結構，并研究了GO先驅體（GOs）溶液濃度對泡沫復合材料微觀結構和電磁性能的影響規(guī)律。結果表明：在不同GOs濃度下，RGO均以三維泡沫結構形態(tài)附著在EPDM泡沫骨架結構內部，分散均勻且具有較好的附著力；成分分析顯示復合材料界面未發(fā)生化學反應，各部分材料仍保持其本征特性；微波反射率測試結果顯示，在8～18 GHz范圍內不同濃度的樣品單體均未表現(xiàn)出明顯的強電磁吸收能力，但3塊樣品梯度疊加后（厚度達7 mm）的吸波性能出現(xiàn)大幅提升，最大吸波強度達到－22.27 dB，－10 dB吸收頻段為9.9～18 GHz，頻寬達到8.05 GHz，顯示出良好的寬頻吸波性能。

1.5 在CR中的應用

劉作華等[24]采用氫溴酸/過氧化氫溴化氧化體系對CR進行改性，得到溴化氯丁橡膠（BCR），對BCR進行GO摻雜改性，得到GO/BCR復合材料（O-BCR），并檢測其物理性能。結果表明：GO以單片形式均勻分散在BCR基體中，GO表面的—COOH和—OH與BCR發(fā)生自由基接枝聚合，提高了BCR的物理性能；O-BCR復合材料與BCR膠料相比，門尼粘度提高了161%，500%定伸應力提高了46%，拉伸強度提高了11%，拉斷永久變形提高了33%。

辛華等[25]將γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）改性石墨烯（KH-GE）作為分散相加入CR基體中，混煉制備KH-GE/CR復合材料，并考察了硫化溫度、不同含量的KH-GE對復合材料物理性能和導電性能的影響。結果表明：KH-GE層間距增大，改善了其在CR基體中的分散性；KH-GE/CR復合材料較佳的硫化溫度為180℃；當KH-GE用量為1.5份時，復合材料的物理性能和導電性能良好，拉伸強度、拉斷伸長率和彎曲強度分別較未添加KH-GE時提高了123%，32%和29%。

許宗超等[26]采用乳液復合法制備GO/CR復合材料，并對其性能進行研究。結果表明：GO在CR膠料中具有良好的分散性并可改善其他無機填料的分散性；GO的加入可以明顯改善CR膠料的加工安全性，提高CR硫化膠的物理性能、E′和耐磨性能；當GO用量為5份時，GO/CR復合材料的綜合性能最佳。

1.6 在其他橡膠中的應用

孫楠等[27]采用大比表面積的石墨烯納米片（GNP）對順丁橡膠（BR）進行改性研究，并考察不同質量份的GNP對復合材料物理性能的影響。結果表明：GNP與BR具有良好的相容性，當GNP與BR的質量比為1∶100時，復合材料的物理性能最優(yōu)，拉伸強度為9.11 MPa，拉斷伸長率為221%，撕裂強度為46 kN·m-1，與未添加GNP改性的復合材料相比，拉伸強度和撕裂強度分別提高了45%和24%；復合材料在不同頻率范圍內的E′均明顯提高，但過量的GNP（GNP與BR的質量比大于1∶100）對BR的增強效果不明顯。

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白延群等[28]用不同含量的石墨烯與異戊橡膠（IR）制備出了石墨烯補強的新型IR復合材料，并對其硫化特性、拉伸強度和撕裂強度以及導電性能等進行了研究。結果表明：石墨烯能夠增大IR的硫化程度，且隨著石墨烯用量增大，石墨烯對IR硫化的促進效果也增強，但同時石墨烯用量的增大也會導致IR膠料t10的縮短，影響混煉過程的安全性；石墨烯的加入能夠同時增大復合材料的拉伸強度和撕裂強度，當加入0.5～1份石墨烯時，復合材料的綜合物理性能最好；加入2份石墨烯，復合材料的電導率提高近1 000倍，達到1.87×10-7S·cm-1，可制備抗靜電和導電橡膠。

2 增強多種橡膠或與其他補強材料并用的應用研究進展

石墨烯除了單獨增強SBR，NBR，EPDM等橡膠外，還可以增強并用膠，也可以與炭黑、白炭黑和CNT等其他補強材料并用，進一步改善橡膠的性能，拓展應用領域。

李亞思等[29]以尿素和GO為原料，通過直接研磨負載和在氮氣保護氣氛下煅燒的方法制備出氮摻雜石墨烯[石墨相氮化碳（g-C3N4）/RGO]，通過機械共混制備出g-C3N4/RGO/白炭黑/SSBR復合材料，并對其性能進行研究。結果表明：g-C3N4/RGO與白炭黑兩種填料在橡膠基體中能夠實現(xiàn)相互分散；g-C3N4/RGO等量部分替代白炭黑可以改善復合材料的物理性能和動態(tài)力學性能；當g-C3N4/RGO用量為5份時，復合材料的綜合物理性能最佳，壓縮生熱和滾動阻力最低。

鄭龍等[30]采用乳液共混與機械剪切法制備GO/白炭黑/SBR納米復合材料，并對其綜合性能進行研究。結果表明：兩種并用填料在橡膠基體中均能達到納米級分散，且白炭黑粒子填補了GO片層間的空隙，GO的加入延長了復合材料的正硫化時間，改變了其交聯(lián)密度，提高了其耐磨性能；GO等量替代白炭黑可以提高填料在橡膠基體中的有效體積分數(shù)，改善復合材料的物理性能和動態(tài)力學性能；與白炭黑填充復合材料相比，GO/白炭黑填充復合材料60 ℃時的tanδ有所減小，可進一步降低滾動阻力，但其0 ℃時的tanδ也呈現(xiàn)減小趨勢，對復合材料的抗?jié)窕阅懿焕?/p>

孫曉民等[31]采用硅烷偶聯(lián)劑KH570改性GO，并還原制備RGO。用機械共混的方法制備RGO/炭黑/EPDM復合材料，并研究了復合材料的硫化特性、物理性能和磨耗性能。結果表明：隨著RGO添加量的增大，復合材料的拉伸強度增大，當RGO添加量為1.5份時，復合材料的拉伸強度達到峰值（為21.3 MPa），提高了約29%，而拉斷伸長率則呈相反趨勢。

曹蘭等[32]采用球磨工藝制備RGO/CNTs/MgCl2負載型鈦基Ziegler-Natta催化劑，并將此催化劑應用于異戊二烯原位聚合，可得到反式-1，4-結構質量分數(shù)超過0.98的反式聚異戊二烯納米復合材料（TPIGC）。TPIGC的導電和導熱性能優(yōu)良，熱導率達到0.321 kW·K-1。同時RGO/CNT可促使復合體系中β晶型含量增大，α晶型減少甚至消失。

林廣義等[33]采用機械共混法將碳纖維和石墨烯加入到NR/順丁橡膠（BR）并用膠中，研究碳纖維和石墨烯的用量對并用膠性能的影響。結果表明：隨著碳纖維和石墨烯用量的增大，膠料的門尼粘度、最小和最大轉矩、定伸應力增大，拉伸強度和拉斷伸長率呈減小趨勢；當碳纖維/石墨烯并用比為3∶1時，硫化膠的物理性能、動態(tài)力學性能和導熱性能最佳，碳纖維/石墨烯在橡膠基體中的分散性較好；石墨烯用量不少于2份時，可明顯提高并用膠的抗靜電性。

殷俊等[34]通過改進的Hummers方法制備了GO，采用乳液共混法制備了GO/NR-NBR復合材料，并對其物理性能等進行了研究。結果表明：所得GO含有大量的含氧官能團，其氧化效果較好；橡膠基體中GO分散均勻，且GO/NR-NBR復合材料的拉伸斷面粗糙程度顯著增大；GO的填充可提高復合材料的表觀交聯(lián)密度；GO/NR-NBR復合材料的物理性能隨著GO含量的增大而改善，當GO質量分數(shù)為0.03時，GO/NR-NBR復合材料的邵爾A型硬度、100%定伸應力和拉伸強度分別提高了10.5%，67.3%和53.3%，拉斷伸長率降低了9.6%。

張林等[35]以NBR與聚氨酯（PU）為共混基體，添加GO或片狀石墨（G），通過熱壓成型工藝合成GO/NBR-PU和G/NBR-PU三元體系復合材料，研究了GO與G對NBR-PU復合材料動態(tài)力學性能的影響。結果表明：加入GO后，復合材料的tanδ、E′和損耗模量（E″）隨著GO含量的增大而先增大后減小，當GO含量達到臨界值（GO與NBR質量比為3%）時，復合材料的tanδ，E′和E″表現(xiàn)較好；加入G時，NBR-PU復合材料的阻尼性能和物理性能均有一定的增強，但隨著含量進一步增大，阻尼性能和物理性能有所下降。

張旭敏等[36]制備了GO/XNBR/SBR共混硫化膠，并研究了GO對硫化膠相容性和物理性能的影響。結果表明，GO可有效改善共混硫化膠的相容性，當GO用量為0.3份時，共混硫化膠的物理性能達到最佳，其100%定伸應力、300%定伸應力、拉伸強度和撕裂強度分別提高了44%，107%，71%和94%。

張曉宇等[37]采用濕法/干法兩步共混的方法制備了石墨烯/炭黑/NBR納米復合材料。將二維納米片層狀石墨烯與炭黑形成共增強體系，提高了復合材料的物理性能和耐磨性能。選用質量比分別為1/39，2/38，3/37，4/36和5/35的石墨烯/炭黑對NBR進行增強，并研究了復合材料的動態(tài)力學性能。結果表明：石墨烯和炭黑與橡膠基體之間形成二次網絡結構使得復合材料的E′呈上升趨勢；當石墨烯/炭黑的質量比為4/36時，復合材料的E′顯著提高，拉伸強度為26.59 MPa，阿克隆磨耗指數(shù)達到319.1%，綜合性能優(yōu)異，石墨烯/炭黑增強效果最佳。

胡宇辰等[38]采用超聲輔助超臨界CO2方法制備石墨烯，經3-氨丙基三乙氧基硅烷改性后，采用預混合的方法得到硬脂酸/石墨烯母料。通過機械共混法制備NR/改性石墨烯和NBR/改性石墨烯復合材料。通過分析復合材料的導熱性能、熱性能和壓縮生熱性能的變化情況，驗證石墨烯的性能與硬脂酸/石墨烯預混合對石墨烯分散的影響。結果表明，添加3份改性石墨烯時，NRC-3、NBRC-3的導熱性能分別提升了108%和194%，壓縮溫升降低了8.9和9.9 ℃。該方法制備的石墨烯導熱性能優(yōu)異，硬脂酸/石墨烯的預混合有效地改善了石墨烯在橡膠基體中的分散性。

趙世海等[39]研究了混煉膠停放時間、停放溫度和返煉薄通次數(shù)對白炭黑/石墨烯/溶聚丁苯橡膠/BR復合材料性能的影響。結果表明：混煉膠停放和返煉均可提高石墨烯和白炭黑在復合材料中的分散性，改善復合材料的物理性能和動態(tài)力學性能；混煉膠停放時間以48 h為宜，停放溫度以35℃為宜，返煉薄通次數(shù)以15為宜。

蘇玉仙等[40]采用硅烷偶聯(lián)劑KH550對GO和白炭黑同時進行改性，制得KH550-GO-白炭黑復合填料，通過機械共混法制備KH550-GO-白炭黑/SBR復合材料，并對其性能進行研究。結果表明：KH550改性使GO與白炭黑通過化學鍵作用，從而將GO的片層阻隔，促進了填料在SBR中的分散；與白炭黑/SBR復合材料相比，KH550-GO-白炭黑/SBR復合材料的交聯(lián)密度、邵爾A型硬度和300%定伸應力增大，拉伸強度變化不大，60 ℃時的tanδ減小，耐磨性能提高。

李佳芮等[41]采用溶膠-凝膠法和冷凍干燥法制備石墨烯氣凝膠（GA），并與白炭黑復合制得白炭黑/GA復合填料（s-GA），通過機械共混法制備s-GA/白炭黑/SBR復合材料，對其性能進行研究。結果表明：在GA中填充白炭黑可有效減少石墨烯片層的團聚，s-GA/白炭黑/SBR復合材料的t90縮短，抗?jié)窕阅芴岣撸划攕-GA中GA/白炭黑用量比為1∶5時，s-GA/白炭黑/SBR復合材料的拉伸強度和拉斷伸長率最大；隨著s-GA中白炭黑用量的增大，s-GA/白炭黑/SBR復合材料的耐磨性能提高。

3 結語

石墨烯獨特的結構使其用作合成橡膠材料的補強填料，可賦予橡膠材料高強度、高耐磨、高導電和高導熱等性能，拓寬了橡膠材料的應用范圍。但由于石墨烯具有極強的表面效應，易發(fā)生團聚和纏結，造成橡膠材料物理性能的降低。目前影響石墨烯/合成橡膠復合的兩個關鍵因素為石墨烯的分散和石墨烯與橡膠基體界面的相互作用。結構完整的石墨烯表面性質穩(wěn)定且層片間有較強的范德華力，由于π-π堆積，易發(fā)生團聚。因此進一步探索石墨烯不同的改性方法，提高石墨烯在橡膠基體中的分散性，增強石墨烯與橡膠基體之間的相互作用，是石墨烯在合成橡膠中應用的一個重要研究方向。

石墨烯與其他助劑并用，不僅可以進一步改善膠料的性能，而且可以降低生產成本。今后可進一步探討石墨烯與其他助劑的協(xié)同作用機理，增強分散性，同時完善石墨烯/合成橡膠復合材料制備技術。

目前，我國石墨烯工業(yè)產品成本依然較高，石墨烯/合成橡膠復合材料大多還處于實驗室研究階段，石墨烯很多獨有的特性尚未得到充分發(fā)揮。隨著石墨烯市場規(guī)模化、復合材料基礎研究以及石墨烯在聚合物基體中的分散技術和作用機理研究的深入，將有望實現(xiàn)石墨烯在合成橡膠領域的大規(guī)模應用，實現(xiàn)高性能合成橡膠材料的功能化，進一步提升我國合成橡膠產品的整體技術水平。