[發明專利]一種NCC與超細玻璃纖維共同增強橡膠材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810044040.4
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108164769A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 陳照峰;張俊雄;湯浩
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C08L9/00
• 分類號: C08L9/00;C08L7/00;C08L9/02;C08L83/04;C08L63/00;C08L1/04;C08L91/06;C08K13/06;C08K9/06;C08K7/14;C08K3/22;C08K5/103
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本發明為一種NCC與超細玻璃纖維共同增強橡膠材料及其制備方法，所述NCC增強橡膠材料由微晶直徑2～15nm的NCC、平均纖維直徑為0.1～4μm的超細玻璃纖維、混煉橡膠和化學助劑組成。所述NCC的比例為0.01～5％，長度為150～400nm。所述超細玻璃纖維的比例為0.1～10％。NCC和超細玻璃纖維的添加，增強橡膠材料的強度顯著增加，在提升強度同時，降低壓縮率，達到了橡膠增強目的。同時NCC的使用增大了橡膠與超細玻璃纖維的接觸面積，降低了表面能，避免了增強橡膠中的界面處發生應力集中，導致開裂失效破壞的問題，同時，超細玻璃纖維的添加改善了橡膠材料的強度，提高了其抗壓縮性。

技術領域

本發明涉及一種橡膠材料及其制備方法，尤其是涉及一種NCC(納米結晶纖維素)與超細玻璃纖維共同增強橡膠材料及其制備方法，屬于橡膠材料領域。

背景技術

作為一種優質的彈性材料，橡膠已被廣泛地用于各個領域。根據橡膠的組成不同其性能、用途也不一樣，有用于一般家居地板的普通橡膠地板、防滑墊，也有容器密封、法蘭密封用的特種增強橡膠墊圈。玻纖、碳纖維、芳綸纖維、合成纖維、炭黑等通常被用于增強橡膠材料，具有耐溫耐壓、耐磨性好、耐溶劑性好等優點，但其也存在諸多問題，如纖維分散不均、橡膠與纖維粘合不牢等從而導致纖維增強效果并不理想。NCC作為一種來源于木質材料的天然大分子化合物，其微晶直徑在2～5nm，單根纖維強度高達57GPa，對橡膠親和性好，可應用于替代傳統玻纖、碳纖維等來制造增強橡膠材料。

申請號為200910031011.5的中國專利提供了一種纖維增強橡膠，由塑煉橡膠原料、補強劑、纖維和助劑混煉后制成纖維增強橡膠制品。該專利解決了傳統纖維增強橡膠制備過程中的纖維分散不均問題，并且制備工藝流程簡單，所制備橡膠彈性好、壓縮形變小、物理機械性能優異。但是，該專利使用大量玻璃纖維作為增強纖維，制品硬度較大，所制備橡膠在長期使用過程中以發生老化玻纖脫落導致玻纖增強失效，降低了增強橡膠的使用壽命。

公開號為CN104761761A的中國專利提供了一種高韌性的納米纖維增強橡膠基3D打印用材料，由混煉橡膠、熱塑性聚合物納米纖維增強材料和溶劑制備而成。該專利解決了傳統粉末橡膠材料強度低、韌性差、使用前需要改性的問題，同時所制備的橡膠基3D打印用材料還具有粘結強度高、生產工藝簡單等優點。但是該專利使用丙酮、二氯甲烷、四氯化碳等有毒有害溶劑進行生產，生產危害較大且不環保，加之大量粉體的增加會導致橡膠材料脆性較大，粉體增強材料往往會掉落下來，降低了橡膠的使用壽命。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術的不足，提供一種NCC與超細玻璃纖維共同增強橡膠材料及其制備方法，由微晶直徑2～15nm的NCC、平均纖維直徑為0.1～4μm的超細玻璃纖維和混煉橡膠組成。NCC和超細玻璃纖維的添加，使得增強橡膠材料的強度顯著增加，在提升強度同時，降低壓縮率，達到了橡膠增強目的。同時NCC的使用增大了橡膠與超細玻璃纖維的接觸面積，降低了表面能，避免了增強橡膠中的界面處發生應力集中，導致開裂失效破壞的問題，同時，超細玻璃纖維的添加改善了橡膠材料的強度，提高了其抗壓縮性。

為實現本發明的目的采用的技術方案是：提供了一種NCC增強橡膠材料及其制備方法，其特征在于所述的NCC增強橡膠材料由微晶直徑2～15nm的NCC、平均纖維直徑為0.1～4μm的超細玻璃纖維、混煉橡膠和化學助劑組成。

所述NCC的比例為0.01～5％，長度150～400nm。

所述超細玻璃纖維的比例為0.1～10％。

所述化學助劑包括0.5～3％的補強劑，0.05～3％的硅烷表面改性劑，0.1～4％增粘樹脂，0.5～2％活性劑，0.5～2％抗老化劑和3～6％增塑劑。

所述補強劑為炭黑、增強炭黑、耐磨炭黑、鈦白粉、納米碳酸鈣、納米氧化鋁、石墨烯或碳納米管。

所述增粘樹脂為雙酚A環氧樹脂、改性環氧樹脂、液態丁苯橡膠或液態丁腈橡膠。