[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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采用可循環利用的有機溶劑濕法混煉工藝，將天然橡膠(NR)或合成異戊膠(IR)、順丁橡膠(BR)、反式丁戊共聚橡膠等橡膠溶解于有機溶劑中制備橡膠膠液，將納米填料及偶聯劑分散在有機溶劑中制備填料分散液，將上述橡膠膠液和填料分散液加入混合器中按一定比例混合均勻，通過雙軸或單軸脫揮機脫除并回收有機溶劑，采用螺桿擠出機造粒，得到填料高度分散的橡膠納米復合材料顆粒。本發明的制備工藝能耗低、避免了納米填料的飛揚、無三廢、有機溶劑可以循環使用。本發明的橡膠納米復合材料經硫化后，硫化膠具有更低的滾動阻力，更優異的動態疲勞性能，是發展節油、長壽命綠色橡膠制品的關鍵材料。

技術領域

本發明涉及橡膠領域，特別涉及一種異戊橡膠/納米填料復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著科技及社會的飛速發展，汽車日益成為人們生產生活中不可或缺的交通工具，而輪胎性能與汽車駕駛的安全性及舒適性密切相關。發展低滾阻、高抗濕滑、低磨耗的綠色高性能輪胎是輪胎產業面臨的挑戰。炭黑作為補強填料，在輪胎制品中需要大量加入。隨著人們生活水平的提高和汽車數量的飽和，人們對汽車輪胎的需求也相應增加。為使輪胎擁有優異的使用性能，因此要是填料以一種更好的形式存在于彈性體介質中，這種更好的形式為盡可能地分散的更加均勻。濕法混煉是一種可以提供補強填料均勻分散的方法。

CN103205001公開了一種填料在橡膠溶液中的制備方法，將填料加入到橡膠溶液中的，通過攪拌形成橡膠/填料/溶劑混合物，并對混合物進行進一步的細分散提高橡膠在溶液中的分散程度，但僅僅涉及填料在橡膠溶液中的分散，并未提供溶劑回收以及如何得到橡膠納米復合材料。CN102356120A利用濕法炭黑造粒技術得到含有炭黑的橡膠濕法母煉膠，與使用未造粒炭黑的濕法母膠相比，炭黑造粒的濕法母膠實現橡膠的增強性、耐磨性等的提高。CN102725322A通過加入二價金屬元素改性二氧化硅來制備一種二氧化硅水分散體，得到天然橡膠膠乳與摻雜二氧化硅水分散體混合，從而得到干燥的凝固膠乳以得到母煉膠。CN103113597公開了一種濕法橡膠母煉膠的連續式制造方法，通過采用一種新的橡膠凝聚技術，擴大了橡膠和填料的使用范圍。CN 103224659、CN103419293公開了一種濕法煉膠一體化連續生產方法，將炭黑或白炭黑與橡膠溶液混合后凝聚得到濕法混煉膠，該方法采用固體填料與橡膠溶液直接混合，無法達到高效的混合效果。

以上現有專利技術中，或者是采用水作為分散介質，或者是其凝聚過程是在水相中進行的，其結果是均產生大量的高COD含量的廢水，增加了環境污染的潛在可能或提高廢水處理成本。本發明所述的可循環的有機溶劑濕法制備工藝，克服了現有專利技術中均需在凝聚過程中使用大量水的缺點，通過采用先進的凝聚裝置和脫溶劑裝置，實現更綠色的天然橡膠納米復合材料的制備。

發明內容

針對現有專利技術的缺陷，本發明的目的之一是提供一種新型的異戊橡膠納米復合材料。本發明的另一個目的是提供一種異戊橡膠納米復合材料的制備方法。

本發明的異戊橡膠納米復合材料包含以重量計的如下：

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.％的天然橡膠NR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。

所述的異戊橡膠納米復合材料中，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。

本發明的一種異戊橡膠納米復合材料，采用如下步驟制備：