[發明專利]一種納米添加劑及其制備和應用

在審

• 申請號: 201711347976.6
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108059688A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 熊文韜;王琳;夏斌;王小榮
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C08F8/42
• 分類號: C08F8/42;C08F8/32;C08F210/02;C08F220/06;C08F212/08;C08L7/00;C08L23/26;C08L23/36;C08L25/08;C09D7/65;C09J11/08;B60C1/00;A43B13/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種納米添加劑及其制備和應用，納米添加劑的化學結構式為：，其中，n是金屬元素M的氧化態，n＝2，3或4；Alk為氫原子，或碳原子數1?18的脂肪鏈、脂環烴或芳香化合物；x≥0，y＞0；F?基團為帶官能團的短鏈，其具體為碳原子數2至50的脂肪鏈、脂環烴或芳香化合物。與現有技術相比，本發明的納米添加劑用于橡膠制備時，改進了所述橡膠組合物的彈性模量，在部分示例性實施方案中，這些含有所述納米添加劑的橡膠組合物都具有提高的抗濕滑性能，多數具有提高的彈性模量和扯斷伸長率。

技術領域

本發明涉及輪胎納米添加劑領域，尤其是涉及一種納米納米添加劑及其制備和應用。

背景技術

輪胎工業中希望提高用于胎面基層組合物和輪胎鋼絲覆蓋膠的膠料的模量。為了提高上述膠料的模量，通常的做法是像這些膠料中加入大量的補強填料，如炭黑和二氧化硅，或者提高這些膠料的硫化程度。然而，這兩種技術產生的效果并不理想。例如，向橡膠組合物中加入大量的炭黑會一般會導致高度的遲滯損失，因此在輪胎中使用這類膠料會造成過量的積熱和抗撕裂性能變差。又例如，向橡膠組合物中加入大量的硫磺一般會導致配方的抗老化性能變差，此外，僅僅通常提高硫化程度來實現高模量是非常不切實際的。基于上述原因，開發一種輪胎納米添加劑，向橡膠組合物中少量加入后既能提高膠料模量又不至于導致膠料其他性能的明顯下降，在輪胎工業中具有重要意義。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種納米添加劑及其制備和應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種納米添加劑，其化學結構式為：

其中，n是金屬元素M的氧化態，n＝2，3或4，當n＝2時，M金屬原子上不連接有羥基；Alk為氫原子，或碳原子數1-18的飽和或不飽和脂肪鏈、脂環烴或芳香化合物；x為重復單元-CH2-CH(Alk)-的數量，x大于等于0；y為聚丙烯酸重復單元-CH2-CH(COO-)-的數量，y大于0；F為帶官能團短鏈，其可碳原子數2至 50的脂肪鏈，脂環烴或芳香化合物；F基團可帶有雙鍵，氨基，羥基，巰基，環氧基等官能團。

作為上述方案的優選，所述的芳香環化合物為苯、苯環多聚體或雜環化合物。常用的苯環多聚物有萘、蒽等，還可以是富勒烯或石墨烯等結構；所述的雜環化合物之中組成環的原子不僅包括碳，還包括氮、氧或硫等原子；例如，常用的含氮雜環化合物有吡咯，吡啶，喹啉，吡唑，咪唑，1,2,3-三唑，1,2,4-三唑，四唑，噁唑，異噁唑，噻唑，苯并咪唑，苯并三唑，苯并噁唑，苯并噻唑，2-甲基咪唑，3-甲基吡啶或3-甲基吡唑。

作為上述方案的優選，所述的金屬M選自以下金屬元素中的一種：元素周期表中ⅠB至ⅧB族的金屬，或ⅡA至ⅥA族的金屬；更優選的，所述的金屬M選自鈣、鐵、鎂、鈦、鋁或釩中的一種；進一步更優選的，所述的金屬M選自鈣，鎂和鋁中的一種。

一種納米添加劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)取帶官能團短鏈羧酸和堿置于極性溶劑中，加熱反應，直至溶液完全透明，得到帶官能團短鏈羧酸鹽產物的溶液A；

(2)取帶羧酸聚合物和堿置于極性溶劑中，加熱反應，直至溶液完全透明，得到帶羧酸聚合物鹽產物的溶液B；