[發明專利]有機改性納米二氧化鈦復合橡膠材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711354539.7
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN107964133A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 王曉輝;吳海波;陳艷;李靖;王士凡;楊英歌;周俊;莊文昌
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L9/02;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/22;C08K5/09;C08K5/47
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司53100
• 代理人: 陳左

技術領域

本發明屬于改性納米二氧化鈦技術領域，特別涉及一種有機改性納米二氧化鈦復合橡膠材料及其制備方法。

背景技術

橡膠行業作為國民經濟的重要支柱產業之一，它不僅提供日常生活不可缺少的日用及醫用等輕工業橡膠產品，并且向采掘、建筑、交通、電子、機械等重工業與新興產業提供各種橡膠設備或橡膠部件。但是隨之而來也暴露出來橡膠各方面的缺點，如易老化，自結晶能力差、自由體積較大，因此，前人對橡膠的改性做了大量研究，以期望消除上述缺點。

納米二氧化鈦，俗稱為鈦白粉，直徑在1到100nm之間，納米二氧化鈦的外觀呈疏松的白色粉末狀或固體，屬于一種無機功能材料。二氧化鈦晶體有三種晶型：銳欽礦型、金紅石型和板欽礦型。納米二氧化鈦具有穩定的化學性質，具有對紫外線屏蔽的功能，并且具有很強的對光氧化的能力和產生顏色效應的能力，而且其成本比較低廉、無毒，通常被用來作為光催化劑。近幾年來納米二氧化鈦在橡膠領域的應用較為廣泛，將其與橡膠混煉，可以很大程度上提升橡膠的性能，但是納米二氧化鈦在與橡膠共混時，極易產生團聚，在橡膠中的分散性不佳，甚至會對橡膠性能產生影響。因此對納米二氧化鈦進行表面接枝改性，以提高其在橡膠料中的分散性，從而賦予橡膠優異的物理或機械性能。

但是目前現有的針對添加于橡膠中的納米二氧化鈦的有機改性，主要存在以下不足：第一，改性后的納米二氧化鈦的團聚效應改善不明顯，添加至橡膠料中時，對橡膠料的性能改善不大，甚至會影響橡膠料原來的性能；第二，由于改性后的納米二氧化鈦難分散，與橡膠復合后，導致復合橡膠的綜合力學性能減弱，極大地影響了功能性特種橡膠的開發及應用；第三，目前國內生產的高品質改性納米二氧化鈦及其在復合材料中的應用研究，與國外仍有差距。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足而提出一種有機改性納米二氧化鈦復合橡膠材料及其制備方法，該有機改性納米二氧化鈦復合橡膠材料具有具有優異的物理性能，且改性后的納米二氧化鈦在橡膠料中具有優異的分散性，不會出現團聚效應。

本發明的技術方案：

有機改性納米二氧化鈦復合橡膠材料，由按照質量份數計的如下組分制得：天然橡膠80-95份、丁腈橡膠5-20份、有機改性納米二氧化鈦粉體10-70份、活性劑1-4份、防老劑1-1.2份、促進劑0.5-0.8份、硫磺1.4-1.5份。

更進一步地，所述活性劑為硬脂酸和氧化鋅的混合物，其中硬脂酸和氧化鋅的質量比為1:2。

更進一步地，所述防老劑為防老劑RD。

更進一步地，所述促進劑為促進劑CZ。

更進一步地，所述有機改性納米二氧化鈦粉體的粒徑為10-100nm。

更進一步地，所述有機改性納米二氧化鈦的制備方法為：將納米二氧化鈦、分散劑依次加入水中，混合攪拌均勻，調節溶液pH至3-8，加入有機改性劑，加熱至50-80℃，攪拌反應50-70min，反應結束后，陳化，過濾去除濾液，干燥，即得有機改性納米二氧化鈦粉體。

更進一步地，所述分散劑為六偏磷酸鈉或焦磷酸鈉中的一種，所述有機改性劑為油酸、硬脂酸、月桂酸或硬脂酸鈉中的一種。

更進一步地，所述納米二氧化鈦和分散劑的質量比為200:(1～10)，所述納米二氧化鈦和有機改性劑的質量比為20:(1～4)。

本發明還提供所述有機改性納米二氧化鈦復合橡膠材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：將有機改性納米二氧化鈦粉體置于真空干燥箱中干燥；

步驟二：按照所述質量配比，將天然橡膠和丁腈橡膠混合開煉2-5min，加入活性劑和防老劑混煉2-5min，加入一半量的有機改性納米二氧化鈦粉體混煉2-10min，再加入剩余的有機改性納米二氧化鈦粉體混煉2-10min，依次加入硫磺和促進劑，薄通，將膠料于145-155℃下硫化成型，即得所述有機改性納米二氧化鈦復合橡膠材料。

更進一步地，步驟一中所述干燥時的溫度為80-90℃，時間為8-10h。