[發明專利]一種原位合成的EPR/ZnO納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210351679.X
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN103665586A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 陳龍
• 申請（專利權）人: 安徽華菱電纜集團有限公司
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08K7/00;C08K3/22;C08K5/14
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種納米復合材料及其制備方法，特別是一種具有較好分散性及補強效果的PR/ZnO納米復合材料及其制備方法。

背景技術

乙丙橡膠由于其優異的電絕緣、耐臭氧、耐候等性能，廣泛應用于汽車部件、電線電纜、密封件等領域，但是由于其自身的力學性能較差，因而在使用時需要添加各種補強劑以達到較高的力學性能。氧化鋅是一種常用的橡膠助劑，一般與硬脂酸同時加入，發揮加工助劑的作用，但作為一種微米級材料，該材料的補強效果不明顯。納米級氧化鋅具有較好的增強效果，但一般存在分散性差、容易團聚的不足，使用時不能直接加入，需要進行復雜的前期分散工藝處理。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種具有較好分散性及補強效果且制備工藝簡單的EPR/ZnO納米復合材料及其原位合成方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：一種原位合成的EPR/ZnO納米復合材料，由以下原料組分和含量組成：乙丙橡膠(EPR)100g，過氧化二異丙苯0.1-10g，層狀氫氧化鋅0.5-10g。

所述的乙丙橡膠為二元或三元乙丙橡膠，其中三元乙丙橡膠的第三單體為亞乙基降冰片烯或雙環戊二烯或1,4-己二烯。

所述的層狀氫氧化鋅可在100-200℃溫度范圍內生成棒狀氧化鋅，其制備方法如下：

以去離子水分別溶解六次甲基四胺和乙酸鋅或硝酸鋅，混合均勻后在50-70℃溫度范圍內水浴加熱0.5-5小時，抽濾后烘干即得所需層狀氫氧化鋅。其中，六次甲基四胺和乙酸鋅或硝酸鋅的摩爾比為1:1。

所述的原位合成EPR/ZnO納米復合材料的完成步驟如下：

步驟1，按照各原料間的重量配比，將相應重量的乙丙橡膠、層狀氫氧化鋅和過氧化二異丙苯依次加入開煉機或密煉機中，于40～70℃下混煉6～35min，得到EPR/Zn(OH)₂復合混煉膠；

步驟2，將混煉膠置于平板硫化機上，于140～200℃下硫化5～40min，制得EPR/ZnO納米復合材料。其中的氧化鋅為棒狀納米材料。

相對于現有技術的有益效果是，其一，對制得的目標產物使用掃描電鏡和X射線衍射儀進行表征，由其結果可知，EPR/Zn(OH)₂復合混煉膠到硫化膠的制備過程中原位實現了層狀氫氧化鋅到氧化鋅的物相轉變，且氧化鋅為棒狀納米材料，分布均勻。其二，對制得的目標產物使用萬能試驗機進行力學性能的表征，可以看到隨著少量納米材料的引入，EPR基體的拉伸強度和斷裂伸長率都得到了明顯改善。其三，制備方法科學、簡單、有效。既充分地利用了乙丙橡膠所具有的優異的電絕緣、耐臭氧、耐候等特殊性能；又巧妙地整合了棒狀氧化鋅具有的優異的補強效果；且制備工藝簡單、無污染，不需要進行前期復雜的納米改性處理工藝，而是利用橡膠本身的加工過程實現了納米材料的原位均勻分散，適于大規模工業化生產。

附圖說明

圖1為納米氫氧化鋅的SEM電鏡圖。

圖2為EPR制備過程中納米氫氧化鋅原位轉化為氧化鋅的X射線衍射圖（◆為氫氧化鋅；×為氧化鋅）。

圖3為EPR/ZnO納米復合材料的掃描電鏡圖。

圖4為納米氫氧化鋅對EPDM力學性能的影響表。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

首先從市場購得或常規方法獲得：

乙丙橡膠、六次甲基四胺、乙酸鋅或硝酸鋅、過氧化二異丙苯，其中乙丙橡膠為二元或三元乙丙橡膠，三元乙丙橡膠的第三單體為亞乙基降冰片烯或雙環戊二烯或1,4-己二烯。

實施例1

分別稱取0.2mol的乙酸鋅和0.2mol的六次甲基四胺，分別放置于200ml去離子水中，超聲溶解，混合后稀釋至1L，置于60℃恒溫水槽中，反應2小時后，抽濾，洗滌，在60℃下干燥后得到白色固體，在掃描電子顯微鏡（SEM）下觀察呈現為片層結構，如圖1所示。

然后將100g乙丙橡膠、1g層狀氫氧化鋅和2g過氧化二異丙苯依次加入開煉機中，于50℃下混煉10min，得到EPR/Zn(OH)₂復合混煉膠；最后將混煉膠置于平板硫化機上，于150℃下硫化10min，制得EPR/ZnO納米復合材料，硫化過程中的物相轉變過程如圖2所示，分散效果和力學性能如圖3和圖4所示。

實施例2