[发明专利]一种改性橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性橡胶及其制备方法，更具体的说涉及一种纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液及其改性橡胶的制备方法。

背景技术

近年来，有机聚合物/无机纳米粒子复合材料的制备已成为各国研究的热点课题之一。随着汽车向高速、安全、节能、舒适化方向的发展，对轮胎高性能化的要求也逐年提高，这就要求轮胎胎面具有良好的抗湿滑性能，优异的耐磨性以及低的滚动阻力。

纳米二氧化硅俗称白炭黑，是橡胶工业中用量仅次于炭黑的第二大补强剂。自上世纪九十年代，白炭黑作为补强填料广泛应用于轮胎胎面配方中，使上述的轮胎胎面要求的“魔鬼三角”性能获得较明显的平衡。

200810056820.7公开了一种白炭黑/溶聚丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法，该方法是将纳米白炭黑粉末与硅烷偶联剂充分混合后，在高温下热处理进行缩合反应，得到有机化改性的白炭黑粉末，然后将这种有机化改性的白炭黑粉末溶于有机溶剂中再加入到溶聚丁苯胶液中，搅拌、脱除溶剂、烘干，得到共凝聚法制备的白炭黑/溶聚丁苯橡胶纳米复合材料。采用该方法制备的胶料的物理机械性能、动态力学性能较优，但在有机化改性的白炭黑制备过程以及在与胶液混合过程中均采用了大量的乙醇、环己烷等有机溶剂，在溶剂移除过程，大分子链难以将全部白炭黑粒子包覆-凝聚，会有质量损失，同时还可能会在共凝聚胶基体中聚集，不易实现良好分散。

叶欣等在《橡胶科技市场》2009年第10期公开了一种湿法复合技术制备白炭黑/丁苯橡胶复合材料的制备方法，该方法中首先采用湿法复合技术将水相中白炭黑进行表面有机化改性，然后与丁苯胶乳混合共凝制备改性的白炭黑/丁苯橡胶复合材料，该方法最大的优点是填料的分散性较好，能有效避免填料的飞扬污染，但白炭黑在湿法复合工艺中易沉降损失。

发明内容

本发明目的是提供一种改性橡胶，该改性橡胶具有良好的物理机械性能、动态力学性能及良好的加工性能。本发明的另一目的是提供该橡胶的制备方法。

本发明所公开的改性橡胶，用(1)橡胶胶乳和(2)纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液掺混后凝聚、破乳共沉淀制备而成，橡胶胶乳干基与纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液干基的质量比为100∶0.1～100；纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液，以乳液干基为100份计，含有表面功能化改性的纳米二氧化硅0.1～5份，纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液粒径为50～80nm，数均分子量为100000～120000，分子量分布为2～3；橡胶胶乳为乳液聚合所制得的含聚共轭二烯烃化合物的均聚物或共聚物。

本发明所述的橡胶胶乳为由传统乳液聚合所制得的含共轭二烯烃化合物的均聚物或共聚物：其均聚物为聚丁二烯橡胶胶乳、氯丁橡胶胶乳、天然橡胶胶乳等；其共聚物为共轭二烯烃化合物与芳基乙烯类化合物、单烯类化合物、丙烯酸类化合物、丙烯酸酯类化合物的二元或三元共聚物，所述的芳基乙烯类化合物可以是苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-苯丙烯、1-溴代苯丙烯、乙基苯乙烯及它们的衍生物，所述的单烯类化合物可以是乙烯、氯乙烯、丙烯、1-丁烯、2-戊烯、丙烯腈及它们的衍生物，所述的丙烯酸类化合物可以是丙烯酸、甲基丙烯酸及它们的衍生物，所述的丙烯酸酯类化合物可以是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及它们的衍生物；共聚物可以为丁苯橡胶胶乳、丁腈橡胶胶乳、羧基丁腈橡胶胶乳、羧基丁苯橡胶胶乳。

本发明所公开的纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液，以乳液干基为100份计，含有表面功能化改性的纳米二氧化硅0.1～5份；纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液粒径为50～80nm，数均分子量为100000～120000，分子量分布为2～3。

本发明所述的表面功能化改性的纳米二氧化硅是指二氧化硅采用偶联剂通过表面官能团化处理制成具有反应型的纳米二氧化硅，其中的偶联剂为硅氧烷偶联剂，其占表面功能化改性纳米二氧化硅质量的0.1～50％，优选10～30％。

本发明所属的纳米二氧化硅，只要是纳米级的即可，优选20～60nm。