[發明專利]一種異戊橡膠納米復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210013262.6
• 申請日: 2022-01-08
• 公開（公告）號: CN114316386A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 賀愛華
• 申請（專利權）人: 威海君道新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L9/00;C08K7/26;C08K3/22;C08K5/09;C08K5/18;C08K5/548;C08K13/04
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1.一種異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，以重量計包含橡膠基體100份、納米填料30～100份、偶聯劑1.2～12份、氧化鋅2～8份、硬脂酸0.5～8份、防老劑1.5～5份。所述的橡膠基體包含50～90wt.％的異戊橡膠NR和/或異戊橡膠IR，5～30wt.％的反式丁戊共聚橡膠TBIR，0～25wt.％的順丁橡膠BR，所述的納米填料為二氧化硅、納米炭黑中的一種或兩種，納米填料高度分散在橡膠基體中。

2.根據權利要求1所述的異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，所述的反式丁戊共聚橡膠，丁二烯單元的摩爾含量為0.5～50％，異戊二烯單元反式-1,4-結構摩爾含量大于90％，門尼粘度ML₃₊₄^100℃為20～120。

3.一種異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，采用如下步驟制備：

(1)將NR和/或IR、TBIR、BR按質量比NR和/或IR：TBIR：BR＝50～90：5～30：0～25溶解于有機溶劑中，橡膠與有機溶劑的質量比為5～50:100，溶解溫度10～80℃,溶解時間0.1～6小時，攪拌速度20～1000rpm,得到橡膠膠液；

(2)將納米填料和偶聯劑按質量比100：3～15加入到有機溶劑中進行分散，填料與有機溶劑的質量比為10～30：100，分散溫度10～80℃,攪拌速度500～10000rpm,攪拌時間0.01～2小時，得到填料分散液；

(3)將步驟(1)的橡膠膠液和步驟(2)的填料分散液及助劑加入混合器中混合，混合溫度10～80℃,攪拌速度20～1000rpm,混合時間0.1～2小時，得到均勻的混合膠液；

(4)將步驟(3)的混合膠液輸送到溶劑脫揮機及螺桿擠出機中，50～150℃真空脫除溶劑，經螺桿擠出機擠出造粒，得到填料高度分散的異戊橡膠納米復合材料顆粒。

4.根據權利要求3所述的異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，所述的有機溶劑為庚烷、己烷、環己烷、加氫汽油、甲苯、二甲苯中的一種或兩種以上；所述的助劑包括氧化鋅、硬脂酸、防老劑等。

5.根據權利要求1和3任一所述的異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，所述的偶聯劑為γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基十六烷基硅烷、三乙氧基十八烷基硅烷、氯硅烷、雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物中的一種或兩種以上；所述的防老劑是防RD、防D、4010、4010NA、4020、防H、防DPD、264、防MB中的一種或兩種以上。

6.根據權利要求3所述的異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，所述的溶劑脫揮機為雙軸或單軸嚙合式自清潔真空脫揮機及螺桿式真空脫揮機。

7.根據權利要求3所述的異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，所述的混合器為攪拌釜或高速攪拌機或行星式混合器中的一種。

8.根據權利要求3所述的異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，所述的螺桿擠出機為單螺桿擠出機、同向雙螺桿擠出機、異向雙螺桿擠出機、行星擠出機；所述的螺桿擠出機的長徑比為5:1～60:1。

9.根據權利要求3所述的異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，采用有機溶劑混合橡膠和填料，避免了納米填料的飛揚等問題，脫除溶劑無需凝聚，無廢水產生，脫除的有機溶劑可循環使用。

10.根據權利要求1和3任一所述的異戊橡膠納米復合材料，其特征在于，與傳統的干法混煉膠比，制備的硫化膠具有更低的滾動阻力、突出的耐裂紋引發性能和更優異的耐磨性。