[發明專利]一種熱塑性硫化橡膠納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810185046.3
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN110229393B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 馬永梅;鄭鯤;張京楠;曹新宇;尚欣欣;葉鋼
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L23/12;C08L5/00;C08L25/18;C08L71/02;C08L71/00;C08K3/22;C08K5/42;C08L33/00;C08K3/04;C08L55/02;C08K3/36;C08L35/00;C08L39/06
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司 11223
• 代理人: 王明霞

本發明涉及納米復合材料領域，具體地說，涉及一種熱塑性硫化橡膠納米復合材料及其制備方法，所述納米復合材料是由預混料經熔融共混制得的，所述預混料是由結合有液體介質的納米材料充盈粘附于熱塑性硫化橡膠顆粒間形成的，所述熱塑性硫化橡膠包括非極性塑料和極性橡膠。所述制備方法包括將液體介質和納米材料混合得到膏狀物，將所述膏狀物粘附于熱塑性硫化橡膠顆粒表面進行熔融共混得到納米復合材料。本發明提供的納米復合材料具有優良的韌性，并且工藝流程短，成本低，適合推廣使用。

技術領域

本發明涉及納米復合材料領域，具體地說，涉及一種熱塑性硫化橡膠納米復合材料及其制備方法。

背景技術

現有的技術中常采用納米材料與聚合物混合擠出，形成復合材料，雖然該類復合材料的拉伸強度有所提升，但是由于納米材料與聚合物的相容性差等問題，導致該類材料的耐沖擊性能普遍不高。

為解決上述問題，常采用插層原位聚合等方式，令聚合物在納米材料的空隙間發生反應以提高復合材料的耐沖擊性能，但是該流程費時較長，聚合反應條件苛刻，并且溶劑不易回收，會帶來環境污染等衍生問題。

專利號CN101081928A，提出了一種聚酰胺/納米蒙脫土母料的制備方法，采用水輔助法制備聚酰胺/納米蒙脫土母料，其制備方法是用去離子水為插層劑，將純化的蒙脫土和去離子水混合，充分分散制得蒙脫土泥漿，將泥漿逐步加入到組方量完全熔融的聚酰胺，再經擠出造粒得到聚酰胺/納米蒙脫土母料。其制備方法簡單，生產成本低，但該方法是在聚酰胺熔融后再加入蒙脫土泥漿，會導致蒙脫土泥漿未來得及與共聚物完全混合，其層間的水便因高溫氣化，導致聚酰胺未能及時進入層間，同時，僅僅通過水氣化的產生的能量不足以將蒙脫土層間完全剝離因而不能得到完全剝離型的復合材料，其產品性能也受到了極大的影響。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明旨在提供一種納米復合材料，包括納米材料和熱塑性硫化橡膠，所述納米材料的空隙經擴張處理，不需要進行插層原位聚合，可以在提升強度的同時，進一步提高熱塑性硫化橡膠納米復合材料材料的韌性。

為達到上述目的，本發明具體采用如下技術方案：

一種熱塑性硫化橡膠納米復合材料，其特征在于，所述納米復合材料是由預混料經熔融共混制得的，所述預混料是由結合有液體介質的納米材料充盈粘附于熱塑性硫化橡膠顆粒間形成的，所述熱塑性硫化橡膠包括非極性塑料和極性橡膠。

上述方案中，熱塑性硫化橡膠采用極性橡膠與非極性塑料制備，由于分子結構和極性不同，需要加入一定量的增容劑以改善兩相的界面張力，減少表面能的差異，以使得硫化橡膠精細分散。本發明的工作人員發現，采用了經層間擴張處理的層狀納米材料與熱塑性硫化橡膠同時熔融擠出制得的納米復合材料，可以提高共混體系的相容性，從而提高其耐溶劑性能，并且提升產品的耐撕裂強度。

上述方案中，以高分子為基料的納米復合材料，在代表強度的力學性能提升過程中，會在韌性方面出現損失，有時甚至會低于基料本身的韌性，減小了材料的適用范圍；究其原因，是由于復合材料中的部分納米材料組分與部分高分子間相容性差，此外，納米材料本身在加工過程中產生了團聚，無法均勻分散在復合材料中，也造成了某些力學性能的缺失。本發明提供的納米復合材料在納米材料中結合有液體介質，并且將所述結合有液體介質的納米材料粘附包裹在熱塑性硫化橡膠顆粒表面形成混合物，將上述混合物經熔融共混，利用加工升溫過程令液體介質發生相變，使得納米材料均勻分散在熱塑性硫化橡膠中，極大地提高了復合材料的韌性。