[發(fā)明專利]一種納米MOF材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010872453.9
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112029108B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾能
• 申請（專利權(quán)）人: 曾能
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C08L21/00;C08L87/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 鄭晨鳴

本發(fā)明屬于橡膠加工技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種納米MOF材料及其制備方法和應(yīng)用。所述納米MOF材料，主要由含鋅的水溶性鹽，與含苯環(huán)的有機(jī)配體、沉降劑，通過氣泡膜反應(yīng)制得。所述納米MOF材料，在橡膠聚合物中的分散性好，相容性強(qiáng)，且其本身質(zhì)量穩(wěn)定；作為橡膠硫化活性劑，利用金屬?有機(jī)骨架結(jié)構(gòu)極大的比表面積與橡膠材料的相似相溶效應(yīng)，能夠有效地發(fā)揮其在橡膠中的活化促進(jìn)作用，有效降低橡膠中鋅含量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橡膠加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種納米MOF材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

橡膠硫化活性劑是指加入膠料后能增加促進(jìn)劑活性，減少促進(jìn)劑用量，縮短硫化時間以達(dá)到增加交聯(lián)的一類促進(jìn)助劑。氧化鋅作為橡膠硫化活化劑，從上世紀(jì)二三十年代以來，其用量已逐漸減少為以前的四分之一。雖然氧化鋅在橡膠工業(yè)中具有非常重要的作用，但橡膠制品在生產(chǎn)、使用、回收等過程中，鋅的釋放會對人體健康、環(huán)境，尤其對水生生物造成嚴(yán)重的影響。按照歐盟指令2003/105/EC，氧化鋅被劃為N類，屬于對環(huán)境有害物質(zhì)，會對水環(huán)境可造成長期危害，因而開發(fā)低鋅或無鋅活性劑是必然趨勢。另外，氧化鋅在橡膠中分散性差，通過長時間、高剪切提高分散程度會增加能量消耗，而且氧化鋅的高比重會顯著增加輪胎等橡膠制品的體積成本。

目前對低鋅活性劑的開發(fā)較多，如采用直鏈羧酸鋅皂鹽和芳香族羧酸鋅鹽的混合物，配合氧化鋅使用，替代基于脂肪酸的傳統(tǒng)活性劑，如硬脂酸、硬脂酸鋅鹽等；但其只能應(yīng)用與天然橡膠中促進(jìn)單硫和雙硫交聯(lián)鍵的形成，以降低硫化膠的應(yīng)力松弛速度，提高熱穩(wěn)定性。其應(yīng)用范圍受到限制，而且需要配合氧化鋅使用，并未達(dá)到降低橡膠制品中鋅含量的效果。也有采用活性載體來制備低鋅硫化活性劑，使用粘土等自然礦物質(zhì)作為載體，因?yàn)樽匀坏V物質(zhì)存于自然界，成分波動性大，勢必會影響低鋅活性劑的質(zhì)量穩(wěn)定性。

因此，希望提供一種含鋅的材料，具有強(qiáng)分散性，作為橡膠硫化活性劑能夠有效降低鋅含量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種納米MOF(金屬-有機(jī)骨架)材料，其分散性強(qiáng)、質(zhì)量穩(wěn)定，作為橡膠硫化活性劑能夠有效降低鋅含量。

一種納米MOF材料，主要由含鋅的水溶性鹽，與含苯環(huán)的有機(jī)配體、沉降劑，通過氣泡膜反應(yīng)制得。

優(yōu)選的，所述含鋅的水溶性鹽中還含有鈣元素。

優(yōu)選的，所述含鋅的水溶性鹽選自氯化鋅、硫酸鋅或硝酸鋅中的至少一種。

優(yōu)選的，所述含鋅的水溶性鹽的濃度為1％至飽和濃度。

優(yōu)選的，所述鈣元素以鈣的水溶性鹽存在，所述鈣的水溶性鹽為氯化鈣和/或硝酸鈣。

優(yōu)選的，所述鈣的水溶性鹽的濃度為1％至飽和濃度。

優(yōu)選的，所述含苯環(huán)的有機(jī)配體為含對苯二甲酸單元結(jié)構(gòu)的有機(jī)配體；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述含苯環(huán)的有機(jī)配體選自鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、均苯三甲酸或苯四甲酸中的至少一種。

優(yōu)選的，所述沉降劑選自氫氧化鈉、氨水、氨氣或氫氧化鈣中的至少一種。

優(yōu)選的，所述沉降劑的濃度為3％至飽和濃度。

一種納米MOF材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將含苯環(huán)的有機(jī)配體與堿液進(jìn)行皂化反應(yīng)，控制pH值，制得皂化溶液；

(2)將含鋅的水溶性鹽溶解于水中，制得鹽溶液；

(3)將步驟(1)制得的皂化溶液、步驟(2)制得的鹽溶液和沉降劑加入到氣泡液膜反應(yīng)器中，反應(yīng)，制得超分子沉淀物，然后水洗，干燥，即制得所述納米MOF材料。

優(yōu)選的，步驟(1)中所述含苯環(huán)的有機(jī)配體與堿液的摩爾比為1：(1-1.5)。