[發明專利]一種雙相納米填料及其制備方法和在丁苯橡膠中的應用

有效

• 申請號: 202011213695.3
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112300444B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 金永中;李裕銘;何剛;房勇;陳建;附青山;譚蘇蕓
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學
• 主分類號: C08K9/12
• 分類號: C08K9/12;C08K9/00;C08K7/06;C08K3/22;C08K3/04;C08L9/06;C08L71/02;C08K13/06;C08K3/06;C08K5/09
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種雙相納米填料及其制備方法和在丁苯橡膠中的應用，涉及橡膠加工領域。本發明提供的雙相納米填料包括螺旋納米碳纖維和離散負載在所述螺旋納米碳纖維表面的納米TiO₂；所述納米TiO₂為金紅石型。在本發明中，所述螺旋納米碳纖維具有三維螺旋結構，與納米TiO₂粒子相結合，在其表面形成一顆顆點狀凸起，兩者協同能夠“束縛”更多的橡膠分子鏈，減緩其滑移現象；并且金紅石型TiO₂具有強烈的吸收紫外光的能力，同時還具有補強和填充的作用。本發明提供的雙相納米填料在炭黑補強丁苯橡膠配方體系中，只需少量添加即可顯著提升丁苯橡膠的拉伸強度以及斷裂伸長率，并同時改善其耐紫外能力。

技術領域

本發明涉及橡膠加工技術領域，特別涉及一種雙相納米填料及其制備方法和在丁苯橡膠中的應用。

背景技術

輪胎是汽車生產的重要零部件，隨著汽車工業的快速發展，汽車保有量增大，對輪胎的需求也日益增加。丁苯橡膠又稱聚苯乙烯丁二烯共聚物，其物理機構性能、加工性能及制品的使用性能接近于天然橡膠，有些性能如耐磨、耐熱及硫化速度較天然橡膠更為優良，廣泛用于輪胎的生產，是最大的通用合成橡膠品種，也是最早實現工業化生產的橡膠品種之一。

但是純丁苯橡膠的強度和模量很低，往往需要與增強劑進行共混改性，其中炭黑增強丁苯橡膠是廣泛采用的技術手段。炭黑增強丁苯橡膠是以橡膠為基體，以炭黑顆粒(N330、N220等)為增強相，炭黑在橡膠體系中起補強和填充作用，從而改善橡膠制品性能。但是炭黑對于丁苯橡膠的增強效果依然有限，而且不能提升丁苯橡膠的耐紫外能力，使丁苯橡膠制品無法滿足更高質量要求。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種雙相納米填料及其制備方法和在丁苯橡膠中的應用。本發明提供的雙相納米填料不僅能夠有效提升丁苯橡膠的力學性能，而且能夠增強丁苯橡膠的耐紫外能力。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種雙相納米填料，包括螺旋納米碳纖維和離散負載在所述螺旋納米碳纖維表面的納米TiO₂；所述納米TiO₂為金紅石型。

優選地，所述螺旋納米碳纖維的螺旋直徑為80～100nm；所述納米TiO₂的粒徑為10～50nm。

優選地，所述納米TiO₂的質量為螺旋納米碳纖維質量的30～50％。

本發明提供了以上技術方案所述雙相納米填料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將螺旋納米碳纖維在真空條件下進行熱處理，得到熱處理改性螺旋納米碳纖維；所述熱處理的溫度為600～700℃，真空度為10^-1～10^-3pa；

(2)將所述熱處理改性螺旋納米碳纖維與無水乙醇和水混合進行超聲分散，得到熱處理改性螺旋納米碳纖維分散液；

將鈦酸丁酯與無水乙醇混合進行超聲分散，得到鈦酸丁酯溶液；

(3)將所述熱處理改性螺旋納米碳纖維分散液、鈦酸丁酯溶液和冰醋酸混合進行水熱反應，得到水熱反應產物；所述水熱反應的溫度為80～100℃；

(4)將所述水熱反應產物進行煅燒，得到所述雙相納米填料；所述煅燒的溫度為600～700℃。

優選地，所述步驟(1)中熱處理的時間為2～4h；所述真空條件的真空度為10^-1～10^-3Pa。