[發(fā)明專利]一種含改性玄武巖纖維的橡膠復(fù)合材料及其制備方法

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• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113429640A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉思彤;郭客;劉太和;周麗;苑慶波;寧辰禹;牛文杰;于開波
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08K9/04;C08K7/10;C08K9/06;C08J5/06
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 喬麗艷

本發(fā)明的目的是針對于現(xiàn)有玄武巖纖維與橡膠復(fù)合存在的問題，提供了一種含改性玄武巖纖維的橡膠復(fù)合材料及其制備方法，屬于橡膠復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。該改性玄武巖纖維增強(qiáng)的橡膠復(fù)合材料，由以下質(zhì)量份比例的原料組成：天然橡膠80～100份、增塑劑4?6份、補(bǔ)強(qiáng)劑8?10份、促進(jìn)劑1?2份、硫磺1?2份、防老劑0.5?1份，改性玄武巖纖維2～10份。本發(fā)明采用酸刻蝕助協(xié)同硅烷偶聯(lián)劑對玄武巖纖維進(jìn)行改性，并在橡膠復(fù)合材料中添加該改性玄武巖纖維，提高了橡膠復(fù)合材料的整體力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橡膠復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含改性玄武巖纖維的橡膠復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

玄武巖纖維是一種新型無機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成。玄武巖連續(xù)纖維不僅強(qiáng)度高，而且還具有電絕緣、耐腐蝕、耐高溫等多種優(yōu)異性能。此外，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝決定了產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，且產(chǎn)品廢棄后可直接在環(huán)境中降解，無任何危害，因此是一種名副其實(shí)的綠色、環(huán)保材料，玄武巖纖維橡膠復(fù)合材料包括汽車輪胎、傳送帶、膠管等產(chǎn)品。

將玄武巖纖維用于天然橡膠可以有效降低復(fù)合材料的損耗因子，但是由于玄武巖纖維表面親水疏油的特點(diǎn)，與基體的結(jié)合力弱，在橡膠中易團(tuán)聚。為了在降低損耗因子的同時(shí)提高復(fù)合材料的力學(xué)性能需要對玄武巖纖維進(jìn)行改性以增強(qiáng)其親油性。此外，由于玄武巖纖維表面十分光滑，提高它的表面粗糙度也是一種可行的手段；同時(shí)其表面呈現(xiàn)出化學(xué)惰性，所以要通過其他改性方法來提高它的表面活性，提高它和基體間的粘合力。

常用的改性方法主要有：偶聯(lián)劑改性技術(shù)、等離子體改性技術(shù)、涂層改性技術(shù)等。對玄武巖纖維的表面改性和應(yīng)用的研究中，最常見的是偶聯(lián)劑改性，可以改善基體中的填料分散，防止聚集，并增強(qiáng)其與基體的界面粘合性。

CN108585949A公開了一種改性玄武巖纖維的制備方法，包括：將偶聯(lián)劑與水按照一定的重量比進(jìn)行混合制得處理液；將玄武巖纖維放入所述處理液中進(jìn)行一次浸泡、研磨及攪拌；過濾、烘干再次放入所述處理液中進(jìn)行二次浸泡、并過濾、烘干得到預(yù)處理玄武巖纖維；將上述預(yù)處理玄武巖纖維先后依次進(jìn)行致密化物理改性處理、預(yù)氧化、低溫碳化和高溫碳化后即制得所述改性玄武巖纖維。該改性玄武巖纖維的制備方法簡單易操作，制得的改性玄武巖纖維具有較好的拉伸強(qiáng)度且纖維的結(jié)構(gòu)缺陷較少。

CN111410441A公開了一種玄武巖纖維表面改性劑，包括如下組分：聚乙烯、苯甲醇、2-甲基-2-羥基丙酸、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯、聚丙烯、硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明制備出的玄武巖纖維用于增強(qiáng)AC瀝青混合料，瀝青混合料的抗車轍性能、抗疲勞性能均有提高。用此其抗車轍高溫穩(wěn)定性達(dá)到＞12000次/mm、與不加纖維的基質(zhì)瀝青混合料相比，抗疲勞性能提高＞20％，起到抗車轍性能和抗疲勞性能。

目前，改性玄武巖纖維應(yīng)用于橡膠材料領(lǐng)域的研究并不多見。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對于現(xiàn)有玄武巖纖維與橡膠復(fù)合存在的問題，提供了一種含改性玄武巖纖維的橡膠復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明采用酸刻蝕助協(xié)同硅烷偶聯(lián)劑對玄武巖纖維進(jìn)行改性，并在橡膠復(fù)合材料中添加該改性玄武巖纖維，提高了橡膠復(fù)合材料的整體力學(xué)性能和耐磨性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一為，一種含改性玄武巖纖維的橡膠復(fù)合材料，由以下質(zhì)量份比例的原料組成：

天然橡膠80～100份、增塑劑4-6份、補(bǔ)強(qiáng)劑8-10份、促進(jìn)劑1-2份、硫磺1-2份、防老劑0.5-1份，改性玄武巖纖維2～10份。

進(jìn)一步的，上述改性玄武巖纖維增強(qiáng)的橡膠復(fù)合材料，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異辛酯或磷酸三甲苯酯；

所述補(bǔ)強(qiáng)劑為炭黑、氧化鋅或白炭黑；