[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

本發明為一種層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法。該方法包括如下步驟：(1)層狀結構礦物的納米有機化改性；(2)有機化改性納米層狀結構礦物穿插橡膠母料的制備；(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；(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。所述的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。本發明得到了具有優異力學性能、耐候性能穩定、耐曲撓性能和耐濕滑性能好的功能性橡膠復合材料。

技術領域

本發明涉及一種層狀結構礦物補強橡膠復合材料，尤其涉及一種層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法，屬于材料制備領域。

背景技術

橡膠是指具有可逆形變的高彈性聚合物材料，室溫下富有彈性，在一定的外力作用下能產生較大形變，除去外力后能恢復原狀。因其優異的彈性、密封性、耐磨性而被廣泛應用于輪胎、密封、減振材料等多種領域。近年來，隨著汽車工業的不斷發展，以橡膠為原料制成的各種零部件要求不斷提高，不僅要求其具有良好的力學性能，還需要具有優良的彈性，耐低溫性能等。因此，為滿足汽車工業對橡膠零件的需求，研制一種具有優異力學性能和彈性的復合氯丁橡膠材料勢在必行。為此，許多人也都展開了相關研究，相關專利也有很多，如ZL.201510612132.4就介紹了一種耐低溫的環保型氯化聚乙烯橡膠的制備方法，具有較佳的物理機械性能和低溫脆性溫度，并降低了生產成本，但所用橡膠助劑復雜，而且膠體為粉末狀既不易加工也易造成污染；ZL.201310110342.4采用混煉的工藝制備了高強度高抗撕特重負荷護套橡皮，此種工藝容易造成填料的分散不均，形成“硬芯”，同時在制備過程中時間長且工藝復雜；ZL.201510082106.5發明了一種新型的無味的分子量調節劑取代乳液聚合所用的硫醇，實現了生產過程中的無異味；ZL.201310292284.1將防老劑負載到無機載體上，這種負載型防老劑不僅高效、功能多樣化，而且環保，但是防老劑在負載的過程中必然會占據無機材料的活性點，有可能會降低無機填料的活性。也有人研究橡膠無機填料的改性，如CN 105131442 A用超聲和攪拌的方式得到改性重質碳酸鈣；Siriwong等分別將丙氨基硅烷、氯丙硅烷和巰基硅烷分別改性二氧化硅，填充氯丁橡膠，發現巰基硅烷改性效果最佳；劉欽甫等用季銨鹽和γ-氨丙基三乙氧基硅烷分別插層高嶺土，取得了良好的插層效果，但甲醇清洗次數過多，試劑浪費、污染嚴重，而且對人體有害。

發明內容

本發明的目的為針對當前技術存在的不足，提供一種層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法。該方法利用層狀結構礦物為補強橡膠的原料，在機械剪切力的作用下，借助于潤濕滲透劑、剝層助撐劑和復合有機改性劑的協同作用，對層狀結構礦物進行插層、剝離和包覆，從而形成一種大填充量的有機化改性納米層狀結構礦物粉體。在機械剪切力、超聲波空化作用力的作用下，以剝離態均勻分散到液體橡膠中，形成有機化改性納米層狀結構礦物穿插的橡膠母料，最后利用傳統混煉工藝，將其與常規橡膠、有機化改性納米層狀結構礦物粉體并用，起到協同增強的作用，形成具有優異力學性能、耐候性能穩定、耐曲撓性能和耐濕滑性能好的功能性橡膠復合材料。

本發明的技術方案為：

一種層狀結構礦物補強橡膠復合材料的制備方法，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；