[發明專利]一種天然橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810094125.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108299687B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 丁國新;柏楊;修天宇;張明旭
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L97/02;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34;C08K3/04;C08K3/36;C08K3/06;C08K3/22;C08K5/09;C08K5/47
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 洪余節

本發明公開了一種天然橡膠復合材料，其原料包括天然橡膠、木質纖維素/蒙脫土/炭黑?白炭黑雙相填料復合補強劑、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、促進劑、硫磺。本發明還提出天然橡膠復合材料的制備方法，包括如下步驟：將開煉機升溫預熱，依次加入天然橡膠、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、促進劑NS、木質纖維素/蒙脫土/炭黑?白炭黑雙相填料復合補強劑、促進劑TMTD、硫磺混煉，混煉結束后靜置得到混煉膠；將混煉膠經硫化工藝制得天然橡膠復合材料。本發明中木質纖維素/蒙脫土/炭黑?白炭黑雙相填料復合補強劑與天然橡膠的相容性好，加工性能優良，顯著提高天然橡膠物理性能，制備工藝簡單、成本低。

技術領域

本發明涉及天然橡膠復合材料的領域，尤其涉及一種天然橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

炭黑-白炭黑雙相填料作為一種新型補強劑，含有炭黑和白炭黑兩相，白炭黑相可附著在炭黑聚集體表面，呈殼狀分布，也可聚集在炭黑內部。炭黑-白炭黑雙相填料表面含有活性基團，如羰基、羥基等，與普通炭黑相比，其表面基團的活性點多、活性更高。但是由于其表面大量活性基團的存在，填料粒子間易形成自聚，與橡膠相容性差，混煉加工困難。

木質纖維素是一種天然的可再生的高分子材料，大量存在于綠色植物中，來源豐富。木質纖維素由纖維素、半纖維素和木質素組成，是一種優良的增強填料，但是其原料加工性能差，作為橡膠填料需經過適當改性提高加工性能。蒙脫土是一種具有納米片層結構的硅鋁酸鹽礦物，其來源豐富、價格低廉、熱穩定性高、對環境友好等優點，但是其片層結構表面有過剩的負電荷致使蒙脫土片層通常吸附有Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等水合陽離子，這種親水的微環境不利于親油的聚合物插入。

天然橡膠是一種以順-1，4-聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，其成分中91％～94％是橡膠烴(順-1，4-聚異戊二烯)，其余為蛋白質、脂肪酸、灰分、糖類等非橡膠物質。天然橡膠具有很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強度及伸長率，是應用最廣的通用橡膠，但是實際應用中，天然橡膠其硬度、伸長率、強度等性能仍不能滿足實際生產需求，因此，如何通過填料改性，制得性能優異、相容性好、加工性能優良的天然橡膠復合材料成為目前亟待解決的技術問題。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種天然橡膠復合材料，物理性能和加工性能優異，制備工藝簡單、成本低。

本發明提出了一種天然橡膠復合材料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份，木質纖維素/蒙脫土/炭黑-白炭黑雙相填料復合補強劑20-60份，氧化鋅3-6份，硬脂酸2-5份，防老劑1-2份，促進劑1.5-2份，硫磺1.5-2.5份；

其中，木質纖維素/蒙脫土/炭黑-白炭黑雙相填料復合補強劑采用如下方法制得：

S1、向質量分數為4-6％硅酸鈉水溶液加入0.8-1.2mol/L的鹽酸溶液，調節PH為中性制得晶種；

S2、將晶種加入質量分數為2-3％的硅酸鈉水溶液中水浴加熱生長，加入鹽酸調節PH為7-8，加入表面活性劑攪拌溶解后，加入炭黑攪拌均勻，在室溫下陳化后，經抽濾、水洗、醇洗、過濾、烘干制得炭黑-白炭黑雙相填料；

S3、將木質纖維素加入水攪拌均勻，制得懸浮液，將懸浮液加入經有機改性劑改性的蒙脫土中，在溫度70-75℃攪拌反應2.8-3.8h后，經洗滌、干燥后制得木質纖維素/蒙脫土補強劑；

S4、將木質纖維素/蒙脫土補強劑、炭黑-白炭黑雙相填料放入球磨機中球磨，得到木質纖維素/蒙脫土/炭黑-白炭黑雙相填料復合補強劑。

優選地，S2中炭黑與白炭黑的重量比為9：1-3。

優選地，S2中表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨和/或十二烷基苯磺酸鈉。