[發明專利]一種環保型生物基L-半胱氨酸輪胎用橡膠的制備方法

在審

• 申請號: 202210465731.8
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114716744A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張一衛;婁亞琴;徐穎晨;毛春峰;周鈺明;邢建軍;朱陳子
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C08L21/00
• 分類號: C08L21/00;C08L91/06;C08K9/02;C08K3/04;C08K3/36;C08K3/34;C08K3/22;C08K9/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種環保型生物基L?半胱氨酸輪胎用橡膠的制備方法，先制備羥基化的碳納米管，然后將環保型生物基L?半胱氨酸加到分散后的羥基化碳納米管溶液中，通過溶劑熱反應得到偶聯化低聚物；最后將偶聯化低聚物溶解于飽和一元脂肪醇形成溶液，并將其放入經過塑煉混煉制得的膠料中，后經處理形成橡膠分子的空間交聯網絡結構。本發明以環保型生物基L?半胱氨酸代替傳統硫磺作為硫化劑，以高分散的羥基化碳納米管代替易團聚的白炭黑作為補強劑。環保型生物基L?半胱氨酸、羥基化碳納米管與生膠之間通過偶聯、交聯協同作用形成空間網絡結構，顯著提高輪胎用橡膠材料的力學性能，同時提高橡膠制品的可降解性，大幅度減少橡膠廢品對環境的污染。

技術領域

本發明涉及一種橡膠材料的制備方法，尤其涉及一種環保型生物基L-半胱氨酸輪胎用橡膠的制備方法。

背景技術

橡膠作為一種國家戰略基礎材料，在眾多領域起著不可替代的作用。目前，綜合性能完全滿足航空輪胎使用的高性能橡膠材料較少。并且，在低碳、綠色環保已經成為時代主題的背景下，廢舊輪胎降解造成的污染不容忽視。輪胎行業在積極適應和引導環保趨勢和潮流，對輪胎環保要求越來越高。因此，研發一種環保型生物基高性能橡膠材料成為解決此類問題的一種方法。

專利CN 110669265 A通過調控不同組分的比例，制備出一種具有耐撕裂、耐老化性能的橡膠，但材料的耐磨性沒有提升，在整個過程需要加入硫和硫磺，廢棄輪胎不易降解，后處理以及使用過程均對環境有污染，不符合環保的時代主題。專利CN 108440853 A公開了一種汽車輪胎用橡膠復合材料及其制備方法，所制備的橡膠具有良好的耐磨性，耐腐蝕性也有明顯提高，但在整個過程需要加入硫磺粉，對環境有污染。專利CN 111073080 A制備了一種高耐磨輪胎胎面的橡膠組合物。該制備方法在納米白炭黑表面形成一層阻礙性高的硬殼，可以實現納米白炭黑的高分散性，增強納米白炭黑的改性效果，提升輪胎耐磨性能，但強度沒有明顯改善且制備方法較復雜，成本較高。專利CN 105924934 A制備了一種汽車輪胎用高耐磨橡膠材料，該橡膠材料可以提高橡膠材料的耐高溫性和耐老化性，但是需要加入大量硫化物，難以達到環保要求。

上述橡膠材料制備方法均采用傳統易團聚白炭黑作為補強劑、硫磺作為硫化劑，存在耐磨性不足、強度低、不利于環保以及后續橡膠的降解問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種能提升強度，增強耐磨性的環保型生物基L-半胱氨酸輪胎用橡膠的制備方法。

技術方案：本發明所述的環保型生物基L-半胱氨酸輪胎用橡膠的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備羥基化碳納米管；

(2)將環保型生物基L-半胱氨酸加入到分散后的羥基化碳納米管溶液中，利用溶劑熱法進行偶聯反應，制得偶聯化低聚物；

(3)將成型膠料與偶聯化低聚物、溶劑混合，進行硫化，制得所述環保型生物基L-半胱氨酸輪胎用橡膠材料。

其中，步驟(1)中，將碳納米管通過酶促反應制備羥基化碳納米管；優選的，將碳納米管分散于溶劑中，在酶的作用下進行酶促反應，制得羥基化碳納米管；其中，所述溶劑為純水溶劑或過氧化氫溶液中一種，碳納米管優選分散于過氧化氫溶液中，過氧化氫溶液作為綠色環保氧化型底物，由于酶與反應底物的專一性，所述酶為過氧化氫酶；具體的制備羥基化碳納米管的方法為：將碳納米管加入過氧化氫溶液中，在pH為6～8的條件下加入過氧化氫酶；升溫至20～30℃反應5～8h，靜置0.5～2h，經過濾、洗滌、干燥后得到羥基化碳納米管。

所述碳納米管、用于分散碳納米管的溶劑與過氧化氫酶質量比10～15:50～80:1～3；所述洗滌優選為水洗；所述干燥的溫度為60～80℃，時間為6～10h；在25～30℃下，將碳納米管加入過氧化氫溶液中；在5～10℃的條件下加入過氧化氫酶；所述過氧化氫溶液的濃度為10wt％～30wt％。