[發明專利]一種層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811338337.8
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109517236B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 湯慶國;許子帥;王磊;王菲;梁金生
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L23/16;C08L11/00;C08L7/00;C08L83/04;C08L9/06;C08K13/06;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/34;C08J3/22
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

1.一種層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法，其特征為該方法包括如下步驟：

(1)層狀結構礦物的納米有機化改性：稱取小于或等于0.100mm的層狀結構礦物加入研磨罐中，按照料球比1:1.5-5加入直徑為5-10mm的研磨球和潤濕滲透劑，設置球磨機研磨2-4h后，在球磨罐中加入剝層助撐劑和復合有機化改性劑，繼續在相同條件下研磨2-4h，抽濾，50～80℃烘干后研磨粉碎，過250目篩，混勻，得到有機化改性納米層狀結構礦物粉體；

其中，每100g層狀結構礦物加入100-300ml潤濕滲透劑、50-100g剝層助撐劑和1-10g復合有機化改性劑；所述的球磨機轉速為500-2000rpm；

(2)有機化改性納米層狀結構礦物穿插橡膠母料的制備：在攪拌桶中加入液體橡膠，然后加入第(1)步得到的有機化改性納米層狀結構礦物粉體，再加入醋酸丁酯，設置砂磨機的轉速為800-8000rpm，研磨2-4h，研磨期間礦漿每隔60min用超聲波清洗機分散10min，礦漿再放回原攪拌桶中，在相同條件下繼續砂磨至預定時間，形成膏狀有機化改性納米層狀結構礦物穿插的橡膠母料；

其中，每100mL液體橡膠體加入20-100g有機化改性納米層狀結構礦物粉體；每100g有機化改性納米層狀結構礦物粉體加入50-200mL的醋酸丁酯；

(3)準備有機化改性納米層狀結構礦物補強橡膠復合材料的原料：物料之間的質量配比為：橡膠基體100份，有機化改性納米層狀結構礦物穿插的橡膠母料50-100份，有機化改性納米層狀結構礦物粉體30-150份，防老劑0.5-10份，硬脂酸0.5-10份，氧化鎂2-10份，增塑劑DOS 0.5-10份，菜籽油2-10份，復合促進劑0.5-10份，氧化鋅2-15份；

(4)有機化改性納米層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備：橡膠基體塑煉包輥后，加入防老劑、硬脂酸、氧化鎂、增塑劑DOS、菜籽油、促進劑，再加入總量55～65％的有機化改性納米層狀結構礦物粉體，繼續混煉3～7min后，加入有機化改性納米層狀結構礦物穿插的橡膠母料，繼續混煉3～7min，加入剩余的有機化改性納米層狀結構礦物粉體，混煉5～15min后薄通出片，放置10～15h后，經硫化，得到有機化改性納米層狀結構礦物補強橡膠復合材料；

所述步驟(1)中層狀結構礦物為滑石、黑滑石、蒙脫石、高嶺土、伊利石中的一種，或兩種等質量比的混合物；

所述步驟(1)中潤濕滲透劑為酸和醇的混合物，酸為質量百分比濃度為1-10％的稀鹽酸或質量百分比濃度為1-6％的稀硫酸，醇為無水乙醇或異丙醇中的一種，體積比酸：醇＝1:1；

所述步驟(1)中剝層助撐劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、二甲基亞砜、甲酰胺中的一種，或兩種等體積比的混合物；

所述步驟(1)中復合有機化改性劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、十六烷基三甲基溴化銨、鋁酸酯偶聯劑中兩種等質量比的混合物。

2.如權利要求1所述的層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法，其特征為所述的層狀結構礦物的粒徑為0.10-0.034mm。

3.如權利要求1所述的層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法，其特征為所述步驟(2)中液體橡膠為液體氯丁橡膠、液體硅橡膠、液體丁腈橡膠以及液體丁苯橡膠中的一種，或兩種膠液等體積比的混合液。

4.如權利要求1所述的層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法，其特征為所述步驟(3)中所述的橡膠基體可以是氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、丁腈橡膠或天然橡膠。

5.如權利要求1所述的層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法，其特征為所述步驟(3)中復合促進劑為促進劑DTDM、CZ、D和乙烯硫脲中的一種，或兩種等質量比的混合物。

6.如權利要求1所述的層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法，其特征為步驟(4)中所述的硫化步驟，包括：將物料加入模具中，在平板硫化機上以15MPa壓力、150-180℃溫度下，保持4～35min。