[發明專利]蒙脫土/天然橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410069789.6
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103865114A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 王繼虎;溫紹國;蘇月;周超;汪鵬主;殷常樂;杜中燕;張棟棟
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/02;C08K9/04;C08K3/34;C08K5/09;C08K5/098;C08K3/22;C08K3/06;C08K5/31;C08K5/47;C08K5/3437;C08K
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術領域

本發明涉及一種蒙脫土/天然橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

蒙脫土具有特殊的片層結構，層與層之間空隙特別大，可將有機物引入層間，制得有機蒙脫土，使其層間距更大；層間具有鈉、鈣、等陽離子，利用這些層間陽離子的可交換性以及蒙脫土在水中的可膨潤性，通過離子交換反應將一些有機離子置換到蒙脫土的層間，改善蒙脫土的有機浸潤性，提高其與有機物的相容性，蒙脫土有著獨特的性質，較大的化學活化表面性，較高的陽離子交換能力；有異常的含水特征的層間表面，還有強烈改變液體流動特性的能力等。

蒙脫土作為橡膠的補強劑已經被廣泛研究，為了提高蒙脫土在橡膠中的分散性能，主要采用的是插層法，目的是將蒙脫土的片層打開，增加片層之間的距離或者達到剝離的狀態，有利于蒙脫土在聚合物中的分散，從而提高聚合物的性能。目前常用的方法有：單體原位聚合插層法、溶液插層法、膠乳插層法、熔體插層法、液體橡膠插層法和大小分子結合插層法等。然而這些方法最終獲得的剝離態蒙脫土量少，即使獲得的片層結構的蒙脫土，在橡膠復合材料制備過程中又會重新發生團聚。從而降低了復合材料的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種蒙脫土/天然橡膠復合材料及其制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。

本發明的所述的蒙脫土/天然橡膠復合材料，以100份的天然橡膠為基準，含有重量5～50份的改性蒙脫土；

所述改性蒙脫土是由如下重量份數的組分制備的：

有機化蒙脫土???100份

石墨烯???5～20份

偶聯劑???0.5～2份

所述的有機化蒙脫土選自烷基銨鹽或氨基酸改性的蒙脫土，所述烷基銨鹽如十八烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲氨乙酯三甲基氯化銨、對(乙烯基苯)三甲基氯化銨或十六烷基二甲基烯丙基溴化銨等，所述氨基酸如α-氨基酸、苯丙氨酸或天冬氨酸等；有機化蒙脫土的制備方法，可參見毛獨明等2012年發表在《高分子材料科學與工程》第3期的文章《有機化試劑結構對粘彈性大分子插層蒙脫土的影響》文獻的報道；

所述偶聯劑選自鈦酸酯、Si-69、硬脂酸或硼酸酯；

其中：鈦酸酯為異丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）鈦酸酯，可采用南京曙光化工集團有限公司牌號為NDZ-201產品；

Si-69的化學名稱為雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，采用南京曙光硅烷化工有限公司牌號為KH-845-4的產品；

所述改性蒙脫土的制備方法包括如下步驟：

（1）氧化石墨烯的制備

將氧化石墨配成重量含量為8～12%，優選10%的水懸浮液，加熱至58～62℃，優選60℃，反復超聲4～5次，每次0.5～1.5小時，然后靜置20～24ｈ，取上層分散液，將其加熱至58～62℃，優選60℃，反復超聲4～5次，每次0.5～1.5小時，離心分離，取上層清液，用0.22μｍ的微孔濾膜過濾，得到氧化石墨烯溶液；

（2）石墨烯的制備

將濃度為95～98%的水合肼加入步驟（1）制備的氧化石墨烯，升溫至75～85℃，優選80℃，回流22～26ｈ，得到石墨烯；

所述的水合肼的體積用量為氧化石墨烯溶液的40～50%；

（3）蒙脫土懸浮液的制備

將有機化蒙脫土與水攪拌混合，獲得蒙脫土懸浮液，蒙脫土的重量含量為18～22%；

（4）改性蒙脫土的制備

將步驟（1）獲得的氧化石墨烯溶液、步驟（2）獲得的石墨烯懸浮液混合溶液和偶聯劑加入步驟（3）的蒙脫土懸浮液，60～90℃，攪拌6～10小時，即可獲得改性蒙脫土懸浮液；

優選的，所述蒙脫土/天然橡膠復合材料，各個組分的重量份數為：

所述天然橡膠為天然膠乳，重量固含量為60%；

所述促進劑DPG為二苯胍，促進劑NOBS為2-苯并噻唑基-N-嗎啉基硫醚，促進劑CZ為N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；

所述防老劑RD為2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉聚合物，防老劑4010為N-環己基-N-苯基對苯二胺；

本發明的蒙脫土/天然橡膠復合材料的制備方法，包括如下步驟：