[发明专利]无机粘土与羧基丁苯橡胶复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机粘土与羧基丁苯橡胶复合材料的方法，特别是乳液插 层法制备无机粘土与羧基丁苯橡胶复合材料的制备方法。

背景技术

粘土作为一种资源丰富的矿物，价格低廉，具有良好的物理和力学性能以 及高的耐化学品性能，而且具有天然的纳米结构。以粘土为增强剂制备橡胶粘 土复合材料时，粘土以纳米结构分散在聚合物基体中，能够同时满足高增强和 低密度的要求，因而可作为纳米级橡胶增强剂。现有的橡胶粘土复合材料的制 备方法主要有原位聚合法、熔体插层法、溶液插层法和乳液插层法。其中乳液 插层法是将粘土的水悬浮液与橡胶乳液混合，然后进行脱水干燥、混炼、硫化， 最后得到橡胶粘土复合材料。乳液插层方法与其他方法相比，工艺简单，易控 制，成本较低，制得的复合材料性能优异，如中国专利申请号为200510084326.8 的专利，其公布了一种制备有机粘土/丁苯橡胶复合材料的方法，具体是首先将 粘土水悬浮液与粘土有机改性剂混合，然后再与丁苯胶乳混合，经过破乳、混 炼、硫化得到有机改性的丁苯橡胶/粘土复合材料。由于无机粘土被有机改性剂 插层，能够均匀分散在丁苯橡胶中。该法需要对粘土进行预处理的有机改性。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单、成本低廉、适用面广和易于工业化的 新型橡胶粘土复合材料制备方法，使得粘土在橡胶基质中能纳米形势均匀分散。

为了达到上述发明目的，本发明采用了下述技术方案：

无机粘土与羧基丁苯橡胶复合材料的制备方法，将无机粘土水悬浮液与羧 基丁苯胶乳混合，形成均匀的混合液，再经过干燥、混炼、硫化，得到粘土与 羧基丁苯橡胶复合材料，用无机粘土与羧基丁苯胶乳进行直接共混，其操作步 骤如下：

(1)无机粘土水悬浮液制备：在常温下，无机粘土与水进行搅拌混合，得到无 机粘土水悬浮液；

(2)干燥：将羧基丁苯胶乳加入到无机粘土水悬浮液中搅拌，粘土与羧基丁苯 胶乳的重量比为0.02～0.1，混合后的羧基丁苯-粘土乳液涂覆在聚四氟乙烯槽表 面，经过干燥得到胶膜；

(3)混炼：将其他助剂加入到胶膜中混炼，得到混炼胶；

(4)硫化：将混炼胶硫化得到无机粘土与羧基丁苯橡胶复合材料。

作为优选，上述粘土为钠基蒙脱土，粘土的平均粒径≤40μm，阳离子交换 量≥70mmol/100g，粘土中蒙脱土含量≥90％。

作为优选，所述无机粘土水悬浮液的固含量为1±0.5％。

作为优选，所述混合后的羧基丁苯-粘土乳液的干燥温度为70℃，水去除 95％后降低至50℃继续干燥。燥温度宜在70℃，温度过高会造成羧基丁苯橡胶 材料的氧化降解，水去除95％后降低温度至50℃防止材料老化，温度过低导致 除水效率低下，可以使用真空干燥或其他干燥方式。

作为优选，所述粘土与水的重量比为0.01～0.05。

作为优选，所述羧基丁苯胶乳是在丁苯胶乳聚合过程中加入了第三单体丙 烯酸聚合的羧基丁苯胶乳，其中丙烯酸含量为1～5％。

作为优选，所述其他助剂是硫化剂过氧化二异丙苯。

作为优选，所述其他助剂是硫化剂，硫化剂由以下组分构成：硫磺、促进 剂CZ、促进剂TMTD、氧化锌和硬脂酸。

本发明制备的羧基丁苯-粘土复合材料，可直接用于橡胶配合设计和制品生 产，也可将其与其他填料(如炭黑)混炼，制备多种填料填充的羧基丁苯复合 材料。

本发明所用的粘土为钠基蒙脱土，它具有层状片层重叠结构，能够以纳米 尺寸分离并分散在橡胶中，粘土与水混合搅拌得到粘土水悬浮液，粘土需进行 粒径筛选，防止某些尺寸较大的粘土粒子难以分散而沉降，粘土片层在水中的 片层间据取决于粘土水悬浮液中粘土的质量分数，质量分数越大，乳胶粒子难 以对粘土进行插层隔离。