[發(fā)明專利]一種對黏土進(jìn)行改性的硅烷偶聯(lián)劑、改性黏土、低生熱橡膠和制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911084223.X
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110615918B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙前進(jìn);黃良平;劉權(quán);王雪飛;譚蓮影;肖程遠(yuǎn);穆洪帥;楊瑞蒙;肖同亮;陳曉艷
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司;滇南鐵路有限責(zé)任公司
• 主分類號: C08K9/06
• 分類號: C08K9/06;C08K3/34;C08K13/06;C08L7/00
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發(fā)明涉及一種對黏土進(jìn)行改性的硅烷偶聯(lián)劑、改性黏土、低生熱橡膠和制備方法，硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)如下，本發(fā)明的低生熱橡膠，包括以下重量份的原料：生膠80?120份、補強(qiáng)劑40?80份、活性劑6?10份、防老劑2?5份、硫化劑1.5?2份和促進(jìn)劑0.5?2份；所述補強(qiáng)劑為炭黑和改性黏土的混合物，其中炭黑與改性黏土的比例為1:1?1.8:1，本發(fā)明可有效的提高黏土和炭黑在橡膠中的分散性，提高黏土的最佳用量配比，降低橡膠的panye效應(yīng)，降低產(chǎn)品生熱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橡膠材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及到一種對黏土進(jìn)行改性的硅烷偶聯(lián)劑、改性黏土、低生熱橡膠和制備方法。

背景技術(shù)

應(yīng)用于鐵路用軌道的軌下減振部位，適用于中等降噪?yún)^(qū)域(降低5-10dB)，受力方向為垂向壓縮、橫向拉伸，要求具有較大的承載能力(高的靜剛度)及較好的減振能力(動剛度)，因此需要較低的動靜剛度比，同時對橡膠的抗壓縮性能、模量要求較高，對產(chǎn)品的疲勞性能、使用壽命要求苛刻。

動靜剛度比越小，橡膠材料的回彈性越好，振動傳遞效果越好。金屬彈簧等理想彈性體的動靜剛度比為1，其他非理想彈性體的動剛度都大于靜剛度，兩者的比值越趨近于1，振動傳遞性能就越好。橡膠彈性體具有粘彈性，對動載荷表現(xiàn)出靈敏的粘彈滯后性，動靜剛度比必然大于1。理論上講，橡膠彈性體的粘彈滯后性雖對減振耗能有利，但對永久變形、使用壽命及使用性能有害，不利于振動的迅速傳遞。理想的減振材料具有對振動的迅速響應(yīng)能力，又能在變形的過程中消耗能量，但這是一對矛盾，很難兼顧。

降低橡膠的動靜剛度比，增強(qiáng)抗壓縮性、模量以及疲勞性能較有效的方法是提高橡膠和補強(qiáng)填充劑之間的交聯(lián)密度，而提高交聯(lián)密度的方法是加入偶聯(lián)劑來增強(qiáng)補強(qiáng)填充劑和橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。此外，軌道減震器對電阻性能要求較高，因此，補強(qiáng)填充劑中必須加入無機(jī)填料來彌補絕緣性能差的缺陷。

較為常見的無機(jī)填料有黏土，其為片層結(jié)構(gòu)，單片厚度為30-50nm，表面有3％的羥基，它和炭黑混合，既補強(qiáng)了橡膠的性能，又可滿足軌道減振器的高電阻性能的要求。然而，目前普遍采用的是市售單官能團(tuán)偶聯(lián)劑與黏土在水溶液中與膠乳進(jìn)行合成反應(yīng)，反應(yīng)速率低，不能適用于大批量生產(chǎn)。此外，市售單官能團(tuán)偶聯(lián)劑、粘土和橡膠三者形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)較低，不利于性能提升。

黏土作為橡膠中的填料時，需要盡可能的分散，為了克服黏土的不易分散的缺陷，需要對黏土進(jìn)行改性，通常的改性劑為硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)通式為：

Q-R’-SiR_nX_3-n，n＝0、1、2；

R’＝—(CH₂)m-,m為1或≥3；z＝0、1、2；或R為羥基；

Q＝—Cl、—NH₂、—HNCH₂CH₂NH₂、—NHR、—CNO、—SH、或—CH＝CH₂；

X＝—Cl、OCH₃、—OCH₂CH₃、—OCH₂CH₂CH₃或—OAc。

其硅烷偶聯(lián)劑為：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷、雙-(3-三乙氧硅丙基)四硫化物、雙-(3-三乙氧硅丙基)二硫化物、γ-甲基丙烯酰氧丙基二甲基一乙氧基硅烷，或上述硅烷偶聯(lián)劑的混合物。橡膠膠乳是天然橡膠膠乳、丁苯橡膠膠乳、羧基丁苯橡膠膠乳、丁苯吡橡膠膠乳、丁吡橡膠膠乳、氯丁橡膠膠乳、丁腈橡膠膠乳、羧基丁腈橡膠膠乳，或上述膠乳的混合。

發(fā)明內(nèi)容