[發明專利]一種高熱穩定性的碳納米管改性異戊橡膠復合材料和制法

在審

• 申請號: 202011629943.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112778473A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 吳海裕
• 申請（專利權）人: 寧波偉裕工貿有限公司
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F236/08;C08K13/02;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/06;C08K5/47
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及橡膠合成技術領域，且公開了一種高熱穩定性的碳納米管改性異戊橡膠復合材料，與純聚異戊二烯相比，碳納米管的加入可以提高聚異戊二烯的力學性能和熱性能，碳納米管通過原位聚合法改性，聚異戊二烯分子鏈靠近碳納米管生長，碳納米管可以相對均勻地分散在聚異戊二烯基體中，通過碳納米管停止纏繞其聚異戊二烯分子鏈的運動而提高基體材料的熱導率，提升聚異戊二烯碳納米管復合材料的熱穩定性，而且碳納米管的熱導率很大，碳納米管復合材料的熱釋放速度快，同時，碳納米管對聚異戊二烯進行接枝，使聚異戊二烯分子鏈更緊密的纏繞在碳納米管上，因此得了更好的機械性能。

技術領域

本發明涉及橡膠合成技術領域，具體為一種高熱穩定性的碳納米管改性異戊橡膠復合材料和制法。

背景技術

制約中國橡膠工業發展的重要因素是橡膠，尤其是天然橡膠供應短缺和價格偏高，受地理條件限制，中國天然橡膠產量增長緩慢，難以滿足國內橡膠工業快速發展的需求，但是隨著中國石化工業的發展，合成橡膠產量也在增加，在合成橡膠的主要品種中，我國已經能夠生產丁苯橡膠、順丁橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠等多種橡膠，但合成橡膠品種不能完全替代天然橡膠，只有異戊二烯橡膠可以替代天然橡膠。

異戊二烯橡膠是一種用于輪胎制造的橡膠，因其穩定的化學性能而廣泛應用于輪胎制造行業，異戊二烯有許多來源，根據原料不同，合成方法可分為異丁烷脫氫、異丁烯和甲醛催化合成和分解以及異戊烷兩步催化脫氫，但是異戊橡膠的力學性能和熱性能很差，成本高，不足以滿足目前市場的需求，碳納米管具有優異的物理和化學性能，特別是它的彈性模量，同樣質量的碳納米管的強度相當于10到100倍強度的鋼，因此可以將碳納米管與異戊二烯橡膠制成具有高強度的復合材料，但碳納米管的分散性差，經常團聚在一起，這限制了碳納米管的使用。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種高熱穩定性的碳納米管改性異戊橡膠復合材料和制法，解決了傳統的異戊二烯橡膠力學性能與熱學性能差以及碳納米管分散效果不好，易聚合的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高熱穩定性的碳納米管改性異戊橡膠復合材料，所述高熱穩定性的碳納米管改性異戊橡膠復合材料的制法包括以下步驟：

(1)將碳納米管置于甲苯溶劑，超聲分散后加入對苯二甲酰氯后攪拌，進行酰氯化反應，過濾后用乙醚洗滌后干燥，得到對苯二甲酰氯改性碳納米管；

(2)對苯二甲酰氯接枝碳納米管溶于乙醚中，添加叔丁基過氧化氫和吡啶，進行過氧化反應，過濾，用乙醚和蒸餾水洗滌后干燥，得到叔丁基過氧化碳納米管；

(3)將叔丁基過氧化碳納米管添加到異戊二烯中，并在氮氣氣氛中進行聚合反應，然后將反應產物轉移到甲苯溶劑中靜置60-84h，過濾后用甲苯洗滌后干燥，得到碳納米管改性異戊橡膠；

(4)碳納米管改性異戊橡膠、氧化鋅和硬脂酸置于密煉機中進行混煉，得到混煉膠，再加入硫黃和促進劑N-叔丁基-2-苯并噻唑次黃酰胺，然后進行薄通和硫化處理，得到高熱穩定性的碳納米管改性異戊橡膠。

優選的，所述步驟(1)中碳納米管和對苯二甲酰氯之間的質量比為10:10-30。

優選的，所述步驟(1)中酰氯化反應的溫度為90-120℃，反應的時間為4-8h。

優選的，所述步驟(2)中對苯二甲酰氯接枝碳納米管、叔丁基過氧化氫和吡啶之間的質量比為100:150-300:60-120。

優選的，所述步驟(2)中過氧化反應的溫度為0-5℃，反應的時間為3-8h。

優選的，所述步驟(3)中叔丁基過氧化碳納米管和異戊二烯之間的質量比為1-3:100。

優選的，所述步驟(3)中聚合反應的溫度為70-90℃，反應的時間為36-60h。