[发明专利]含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶及其制备方法

权利要求书

1.一种含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶，包括天然橡胶、硫化剂、促进剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、防焦剂和树脂，其特征在于：还包括改性碳纳米管，各组分的质量份数为：天然橡胶100份，硫化剂1-3份，炭黑30-70份，氧化锌3-10份，硬脂酸1-3份，硫化促进剂0.4-0.8份，防老剂2-5份，防焦剂0.2-2份，树脂1-5份，改性碳纳米管1-7份。

2.根据权利要求1所述的含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶，其特征在于：改性碳纳米管为20-40nm的多壁碳纳米管，该多壁碳纳米管经过氧化处理，再经过偶联剂偶联改性。

3.根据权利要求1所述的含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶，其特征在于：硫化剂为硫磺。

4.根据权利要求1所述的含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶，其特征在于：促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺CZ或N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺NOBS或为两者的混合物。

5.根据权利要求1所述的含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶，其特征在于：防老剂为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺4010NA或2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体RD或为两者的混合物。

6.根据权利要求1所述的含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶，其特征在于：防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺CTP。

7.根据权利要求1所述的含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶，其特征在于：树脂为固马隆树脂。

8.一种含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：对碳纳米管进行表面处理：称取多壁碳纳米管MWNTs原料，加入硝酸溶液，超声分散后转移至反应容器中，油浴加热，回流反应后转移到另一容器中，静置，除去上层清液，加入去离子水洗涤，直至溶液至中性，然后用微孔滤膜抽滤，在烘箱中烘干备用；

步骤二：碳纳米管表面改性：称取经过步骤一处理后的MWNTs置于容器中，加入四硫化双三乙氧基丙硅烷Si69和N，N’二环己基碳二亚胺DCC，超声分散均匀后转移至容器中加热，反应得到混合溶液转移至容器中，用无水乙醇清洗反应多余的四硫化双三乙氧基丙硅烷和N，N’二环己基碳二亚胺，然后用微孔过滤膜抽滤，在真空烘箱中烘干；

步骤三：天然橡胶的生胶在双辊上进行薄通，再加入步骤二处理后的碳纳米管进行混炼，得到天然橡胶和碳纳米管的混合物即母炼胶；

步骤四：天然橡胶的生胶在双辊上进行塑炼，得到塑炼胶；

步骤五：在塑炼胶中依次加入母炼胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂、防焦剂、树脂及硫化剂，用开炼机或密炼机对上述混合物进行混炼，得到碳纳米管和炭黑增强的天然橡胶混炼胶；

步骤六：步骤五得到的混炼胶停放后，用硫化仪测定其正硫化时间，硫化制得含碳纳米管的天然橡胶硫化胶。

9.根据权利要求8所述的含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶的制备方法，其特征在于：步骤一中加入的硝酸溶液的浓度为2-3mol/L，超声分散的时间为20-60min，回流时间为10-24h，烘干的温度为80-100℃。

10.根据权利要求8所述的含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶的制备方法，其特征在于：步骤二中加入的四硫化双三乙氧基丙硅烷Si69为60-150mL，加入的N，N’二环己基碳二亚胺DCC为0.1-1克，反应时间为10-24h，烘干的温度为80-100℃。

11.根据权利要求8所述的含碳纳米管的高性能天然橡胶硫化胶的制备方法，其特征在于：步骤三中制作母炼胶时碳纳米管与天然橡胶的生胶的混合比例按重量计为10-20∶100。