[发明专利]一种离子液改性炭黑-白炭黑双相粒子填充天然胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶类聚合物复合材料技术领域，特别是一种改性填料填充的天然橡胶（NR）硫化胶及其制备方法。

背景技术

炭黑-白炭黑双相粒子是一种含炭黑和白炭黑两相的橡胶用填料（USP6，709，506），采用化学改性方法，在炭黑生成过程中添加有机硅化物，使炭黑微晶中镶嵌有机硅原子。这些白炭黑不仅干扰了炭黑微晶的生长，也增加了微晶的缺陷，从而改变粒子的表面化学性质，提高了炭黑的表面活性。纯橡胶强度和模量很低，需经过补强后才具有实际使用价值。传统的补强填料有炭黑，二氧化硅(白炭黑)。炭黑-白炭黑双相粒子与传统填料或者炭黑与白炭黑物理共混物相比，与橡胶之间具有更强的相互作用，炭黑-白炭黑双相粒子之间的相互作用更低，其可以降低胶料的滚动阻力的同时，提高胶料的抗湿滑性，因此成为橡胶轮胎工业中潜在的补强填料。

将炭黑-白炭黑双相粒子填充到胶料中可在一定范围内提高胶料的动态力学性能。会议论文《A new generation  Carbon-silica dual phase filler(CSDPF) Part II. Applicaton to passenger tread compounds for improved tradeoff among rolling resistance,wet skid resistance and treadwear performance; proceedings of the Rubber Division, American Chemical Society, Cleveland, Ohio, 2001 [C]. USA》中将CSDPF填充到溶聚丁苯橡胶/顺丁橡胶中，配方为橡胶100 份，CSDPF4210 47.5份，硅烷偶联剂1.5 份，氧化锌5 份，硬脂酸3 份，防老剂1.5 份，TBBS 1.2份，硫磺1.4 份，得到的胶料动态力学性能比炭黑好，但是耐磨耗性能比炭黑差，加了硅烷偶联剂改性后效果也不明显，耐磨耗性能差这是一个没有解决的难题。

离子液是一种新型的改性剂，具有良好的稳定性，已被用于改性填料填充到橡胶中。公开号为CN 102336932 A的专利公开了一种用离子液改性层状硅酸盐填充到胶料中得到一种耐高温的输送带橡胶材料，配方为橡胶80-100份，DCP 6-10 份，DM 0.5-2份，硫磺0.5-1份，炭黑 50-90份，离子液体型层状硅酸盐1-10份，得到的胶料能实现300-500℃的耐高温性能，但是力学性能方面没有提及。文献《乳液共沉淀法制备离子液体改性白炭黑/SBR复合材料的研究，橡胶工业, 2011, 58(12): 715-720》中报道了用离子液改性白炭黑填充到丁苯橡胶中，所用配方是丁苯橡胶100份，白炭黑40份，氧化锌5份，硬脂酸1份，防老剂4010NA1.5份，硫磺1.5份，CZ 1份，DM1.5份，改性后所得胶料的拉伸强度从15.2MPa上升到19MPa，增加25%，撕裂强度从41KN/m上升到45KN/m，增加9.7%，虽然力学性能有一定的上升，但是幅度不大，拉伸和撕裂性能仍然没有达到所需的要求。

本发明采用离子液改性炭黑-白炭黑双相粒子填充天然胶，并对配方进行了优化，得到一种物理机械性能和动态力学性能优良的NR硫化胶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子液改性炭黑白炭黑双相粒子填充天然橡胶硫化胶及其制备方法，该硫化胶具有优良的物理机械性能和动态力学性能。

实现本发明的技术解决方案为：一种改性炭黑-白炭黑双相粒子填充天然橡胶，以重量份计，由下列组分构成：天然胶100份，硫化剂2-3份，离子液0.5-0.8份，炭黑-白炭黑双相粒子CSDPF 2125 30-50份，氧化锌5份，硬脂酸2份，硫化促进剂1-1.4份，防老剂2-2.8份，树脂3-5份。

所述天然胶为马来西亚1#烟片胶。

所述的硫化剂为硫磺。

所述改性炭黑-白炭黑双相粒子的离子液选自1-丁基-3-甲基-咪唑六氟磷酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、（1-甲基咪唑）琉基琥珀酸盐或N-甲基咪唑己二胺酸盐中的一种或几种混合。

所述硫化促进剂为促进剂CZ、NS或DZ中的一种或几种混合。

所述防老剂为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺（防老剂4010NA）或2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物（防老剂RD）或两者的混合物。

所述的树脂为古马隆树脂。

本发明一种离子液改性炭黑-白炭黑双相粒子填充天然橡胶，包括以下步骤：