[發明專利]一種天甲橡膠和天然橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811337752.1
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109627502B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 呂臻;姚翔;彭華龍;李海;羅勇悅
• 申請（專利權）人: 中國熱帶農業科學院農產品加工研究所;江蘇麒祥高新材料有限公司
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L51/04;C08L7/02;C08K13/02;C08K3/36;C08K3/04;C08K3/22;C08K5/09;C08F279/00;C08F220/14
• 代理公司: 東莞市十方專利代理事務所(普通合伙) 44391
• 代理人: 黃云

本發明涉及天然橡膠復合材料技術領域，具體涉及一種天甲橡膠和天然橡膠復合材料及其制備方法，該制備方法包括如下步驟：(1)先稱取天然膠乳，加水稀釋，攪拌均勻，邊攪拌邊加入表面活性劑，再加入四乙撐五胺，配置成膠乳混合液。(2)加入甲基丙烯酸甲酯單體。(3)將膠乳混合液水浴加熱到40?60℃，滴加引發劑，恒溫反應3?7h，得到天甲橡膠乳液；在天甲橡膠乳液中添加天然膠乳，然后加熱或加酸凝固，制得天甲橡膠/天然橡膠混合橡膠；(4)、稱取上述混合橡膠、天然橡膠、二氧化硅、炭黑機其他助劑混合，采用機械干法共混工藝進行硫化，制得天甲橡膠和天然橡膠復合材料。本發明制得的復合材料具有良好的加工性能與力學性能。

技術領域

本發明涉及天然橡膠復合材料技術領域，具體涉及一種天甲橡膠和天然橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

天然橡膠(NR)由于具有較寬的分子量分布，良好的加工性能和優異的機械性能，被廣泛地應用于輪胎胎面膠中，尤其是工程胎領域。橡膠制品必需通過填料的高效補強方能使用。自20世紀以來，炭黑(CB)一直是橡膠制品最重要的補強劑，全世界CB消耗量的90-95％用于橡膠工業，輪胎更是占到了67.5％。但隨著能源和環境危機的日益凸顯，炭黑價格高、加工過程帶來的高環境污染，使得開發非炭黑填料，特別是能與橡膠形成納米復合結構的無機填料，代替或部分代替炭黑，成為當前橡膠科學與產業的一個重要發展方向。

其中，SiO₂是炭黑的一個重要替代品，被廣泛的用于橡膠制品。因為，SiO₂在改善橡膠加工性能的同時，還可以增大橡膠損耗因子(tanδ)對溫度的依賴性，降低生熱和滾動阻力、提高膠料的耐磨和抗濕滑性能，以此引申出來的“綠色輪胎”也成為當前橡膠工業的一個重要領域。

高分散性SiO₂可使輪胎獲得更好的綜合性能(低粘度、低滾動阻力和高抗濕滑、耐磨性)，但是SiO₂表面能比較大，在橡膠基體易團聚，導致膠料耐磨性較差、滯后損失大。故提高SiO₂粒子在NR中的分散性，是高性能NR母煉膠開發的關鍵。表面改性是獲得高分散性白炭黑重要途徑，偶聯劑是改善SiO₂分散性的主要改性劑。在白炭黑膠料中加入硅烷偶聯劑，可使輪胎三大指標達到最佳平衡。此外，除了SiO₂自身表面性質外，橡膠基體的性質也對白炭黑的分散有著重要影響，表現在非極性的橡膠基體接枝的極性基團能夠與填料的極性基團產生強烈作用。在NR體系中，最為典型的是環氧化天然橡膠(ENR)改善SiO₂在NR中分散的實例，相比于NR，ENR分子鏈具有環氧基，極性增大，與填料粒子相互作用較強。但這方面的研究還不是很系統，ENR作為增容劑的增容機理，需要進一步的研究。此外，ENR價格昂貴，導致生產成本上升，也抑制了它在輪胎工業中的應用。

天甲橡膠相對于環氧化天然橡膠而言，成本較底，有較好的應用前景。以極性單體甲基丙烯酸甲酯接枝改性非極性的天然橡膠，所制備的天甲橡膠與天然橡膠能以任意比例混溶，所得的混合橡膠作為界面增容劑，能夠改善強極性的二氧化硅與非極性的天然橡膠之間的相容性，增強兩者之間的界面結合力，形成二氧化硅與天然橡膠分子鏈之間相互滲透、緊密結合、相互貫穿的網絡結構，具有重要的研究價值。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種天甲橡膠和天然橡膠復合材料的制備方法，該制備方法通過與極性單體甲基丙烯酸甲酯接枝共聚的方法，在天然橡膠分子鏈引入極性集團，制備天甲橡膠；再根據相似相容性原理，以天甲橡膠為增容劑，改善非極性的天然橡膠與極性填料二氧化硅之間的相容性；然后通過增強橡膠基體與填料之間的結合力，促進填料在基體中的分散性，進而提高復合材料的力學性能。

本發明的另一目的在于提供一種天甲橡膠和天然橡膠復合材料，該復合材料具有良好的加工性能與力學性能，其定伸應力﹑拉伸強度及撕裂強度均遠優于白炭黑/炭黑填充天然膠，補強性能及耐磨性能與白炭黑/炭黑填充膠相當，而生熱和滾阻明顯低于白炭黑/炭黑填充膠。