[發(fā)明專利]橡膠組合物及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610327960.8
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN105733087A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬丕明;趙喜元;馮永奇;東為富;陳明清
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C08L23/08
• 分類號: C08L23/08;C08L23/16;C08L9/06;C08L7/00;C08L23/26;C08L3/02;C08L15/00;C08L1/02;C08K5/00;C08K5/544;C08K13/02;C08K5/18
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 王安娜;李翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橡膠組合物及其制備方法。

背景技術(shù)

眾所周知，橡膠由于出色的高彈性，成為人民生產(chǎn)生活和國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域中不可代替的重要材料之一。在很多應(yīng)用場合下，人們對橡膠的性能提出了越來越高的要求。為了提高橡膠材料的物理機(jī)械性能，橡膠的補(bǔ)強(qiáng)尤為重要，現(xiàn)階段最常用的方法就是在橡膠中加入填料。

目前，最常用的橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料為炭黑，它補(bǔ)強(qiáng)效果顯著，在橡膠工業(yè)中占有十分重要的地位，但是加工污染性重、混煉能耗大，而且炭黑補(bǔ)強(qiáng)的橡膠制品色調(diào)單一。作為炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑的替代品，二氧化硅、高嶺土、滑石粉等也在橡膠工業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著納米技術(shù)和生物基高分子的發(fā)展，一些天然高分子材料作為補(bǔ)強(qiáng)劑也得到了較快的發(fā)展，如【CN103739898A】公開的一種木質(zhì)纖維素補(bǔ)強(qiáng)橡膠的方法，然而纖維素只能部分替代炭黑，且補(bǔ)強(qiáng)效果有限。大部分橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑表面存在大量的活性羥基使其呈現(xiàn)親水性，與橡膠基體間的相容性差、界面粘合力低，粒子容易團(tuán)聚，導(dǎo)致在橡膠基體中分散不良，影響補(bǔ)強(qiáng)效果，進(jìn)而影響產(chǎn)品性能。

現(xiàn)在的填料改性技術(shù)通常只是提高填料在橡膠基體中的相容性或者分散性，對橡膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)(如交聯(lián)密度)無顯著影響，導(dǎo)致橡膠的拉伸強(qiáng)度等物理機(jī)械性能提高有限。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種橡膠組合物及其制備方法，以提高橡膠與補(bǔ)強(qiáng)劑之間的界面粘合力、提高補(bǔ)強(qiáng)劑的分散性，同時促進(jìn)橡膠的交聯(lián)，進(jìn)而提高橡膠材料的機(jī)械性能。

基于上述目的，本發(fā)明提供的橡膠組合物，以重量份計，包括普通橡膠100份、環(huán)氧化橡膠5～100份、活性填料5～60份、氨基化合物0.05～5份、交聯(lián)劑0.5～5份和橡膠助劑3～25份；

所述氨基化合物的結(jié)構(gòu)通式為：R₀CH(R₁)-R₂，其中，

R₀為碳原子數(shù)為1～6的硅氧基和羧基中的一種，

R₁為氫原子、一個或多個氫原子被-NH₂取代的烴基和一個或多個氫原子被-NH₂取代的雜鏈基中的一種；

R₂為一個或多個氫原子被-NH₂取代的烴基和一個或多個氫原子被-NH₂取代的雜鏈基中的一種。

需要說明的是，雜鏈基是指主鏈上同時含有碳元素和其他元素(例如氧、氮、硫)的基團(tuán)。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述普通橡膠為天然橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯橡膠和丁腈橡膠中的至少一種。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述環(huán)氧化橡膠為環(huán)氧化天然橡膠、環(huán)氧化丁苯橡膠、環(huán)氧化乙丙橡膠、環(huán)氧化乙烯-醋酸乙烯酯橡膠中的至少一種，其中環(huán)氧基團(tuán)的質(zhì)量百分含量為0.02～40％。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述活性填料為表面帶有羥基的淀粉、纖維素、殼聚糖、甲殼素、二氧化硅和粘土中的至少一種。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述活性填料為淀粉納米粒子，其中淀粉納米粒子的粒徑為50～300納米。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述交聯(lián)劑為有機(jī)過氧化物和硫磺中的至少一種。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述橡膠助劑為促進(jìn)劑、活化劑、軟化劑、防老劑、抗水解劑或阻燃劑中的至少一種。

本發(fā)明還提供一種制備上述橡膠組合物的方法，包括以下步驟：

首先將普通橡膠和環(huán)氧化橡膠通過雙輥開煉機(jī)或者密煉機(jī)塑煉，得到塑煉膠；

然后將所述塑煉膠、活性填料、氨基化合物、橡膠助劑、交聯(lián)劑在40～100℃下加入雙輥開煉機(jī)或者密煉機(jī)混煉，得到混煉膠；

最后將所述混煉膠在145～180℃下硫化5～30分鐘，得到所述橡膠組合物。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述活性填料選自淀粉納米粒子，其中淀粉納米粒子的制備方法包括以下步驟：

將二甲基亞砜、水、淀粉按照重量份配比100：5～15：0.5～5混合，得到淀粉混合物；

將淀粉混合物在70～90℃下攪拌反應(yīng)0.5～2小時，得到澄清的淀粉溶液；

待淀粉溶液冷卻后，向淀粉溶液中加入100～500重量份的乙醇溶液，得到懸濁液；

將懸濁液經(jīng)超聲或細(xì)胞粉碎機(jī)處理后，再經(jīng)離心、洗滌、分離、干燥，得到淀粉納米粒子。