[发明专利]树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及树脂复合材料及其制备方法，特别是涉及纳米有机膨润土与橡胶、四种树脂的插层复合物及其制备方法。

背景技术

膨润土属单斜晶系，是由两层硅氧四面体和一层夹于其间的Al(Mg)O(OH)八面体片构成的2：1型层状硅酸盐矿物。其中硅氧四面体系由处于同一平面的硅氧四面体的三个顶点氧与相邻硅氧四面体共用而连结成一系列近似六方环网格的硅氧片；Al(Mg)O(OH)八面体片是以Al(Mg)为中心原子，并与彼此顶点相对的四面体的四个顶点氧处于同一平面的两个羟基构成六配位Al(Mg)O(OH)八面体，这些八面体彼此借O.(OH)与相邻八面体中心原子配位相连组成Al(Mg)O(OH)八面体片。膨润土就由这样的四面体层片和八面体层片在a、b轴上展开，以2:1的比例在c轴上发展，在层间还夹杂着层间阳离子。层间阳离子均以水化状态出现，一价阳离子，离子势较小，形成一层连续水分子层；二价阳离子离子势较高，形成二层连续水分子层，表明水分子进入层间与层间架没有直接关系。膨润土单个晶粒一般由十余个单元层堆垛，常在a、b方向表现出无序，相邻晶层完全随机旋转、平移，层间不具有六方空穴，XRD分析中(001)衍射良好，其余仅显示低角度一侧陡，高角度一侧缓的不对称衍射峰。

钠基膨润土的有机化是利用其层间金属离子的可交性，以有机阳离子(插层剂)交换钠离子，有机阳离子的作用主要有三个方面：(1)通过离子交换反应，将膨润土层间的金属离子置换过来，并形成离子键；(2)扩大膨润土层间的距离；(3)与高分子化合物有较强的结合力。有机化使膨润土层间距增大以及增加其与聚合物基本的相容性、界面结合力在聚合物基体中的分散性。

橡胶作为高分子材料的一种，在国民经济中有着广泛的应用，其中合成橡胶由于缺乏自补强性因而需要加入炭黑或者白炭黑作为补强剂，但改性后的综合物理性能不好，应用范围有限。膨润土作为一种无机非金属材料，与聚合物之间的相容性差。使其有机化改性后，增加其与聚合物基本的相容性、界面结合力在聚合物基体中的分散性，就能够实现膨润土和聚合物基体在纳米尺度的复合，制备出橡胶/纳米有机膨润土(SBR/OMMT)纳米复合材料。

聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料，由于聚合物分子链嵌入到无机片层间，甚至使片层发主解离，实现了聚合物与无机填料在纳米尺度上的复合，具有优异的力学性能热性能、阻燃性能、流变性能、阻隔性能和光性能。天然膨润土的层间亲水性和较小的层间距不利于聚合物大分子链的插入，一般需先对其进行有机改性，才能用于制备聚合物/膨润土纳米复合材料。自1987年丰田公司中央研究所的研究小组报道了PLS型尼龙6/硅酸盐纳米复合材料，紧接着他们又制备出了聚酰亚胺/蒙脱土的复合材料，这极大地吸引了材料科学家的关注。美国Conell大学的研究人员对聚合物熔体插层进行了热力学及动力学的分析，并在理论的指导下制备了多种纳米复合材料。他们认为该过程是焓驱动的，因而必须加强聚合物与黏土之间的作用以补偿整个体系的熵值减少。目前，日本丰田汽车公司已成功的将尼龙6/黏土复合材料应用于汽车上。

目前国内外仅限于丁苯橡胶/膨润土或丁苯橡胶/碳黑/膨润土的研究(赵蔚，吴友平，黄希，张立群，橡胶工业，2007，54(4)：221-224；张秀英，中国矿业，2006，15(2)：62-67)，而有关丁苯橡胶/树脂/有机膨润土复合材料未见报道。新型丁苯/树脂/纳米有机膨润土复合材料的制备主要是利用有机化使膨润土层间距增大以及增加其与聚合物基本的相容性、界面结合力在聚合物基体中的分散性，采用熔融插层，使橡胶、树脂、纳米有机膨润土熔融插层、剥离复合而成。

发明内容

本发明的目的在于提供采用十六烷基三甲基氯化铵或双十八烷基三甲基氯化铵制备两种有机膨润土的方法以及利用该纳米有机膨润土和橡胶通过熔融插层法与与四种树脂及它们的马来酸酐接枝物制备树脂复合材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

树脂复合材料，所述树脂复合材料制备组成及按重量计算时的配比份数如下：

(1)丁苯橡胶：100份；

(2)氧化锌：5.0份；

(3)硫磺：0.8份；

(4)硬脂酸：2.0份；

(5)过氧化二异丙苯(DCP)：1.5份；

(6)N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)：1.5份；

(7)N—异丙基—N′—苯基对苯二胺(4010NA)：1.5份；

(8)树脂：20份；

(9)炭黑：30份；

(10)有机膨润土：5份。