[发明专利]一种乙烯-醋酸乙烯酯橡胶纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种乙烯-醋酸乙烯酯橡胶纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是一种通用高分子材料。EVA中VA的含量不同，材料表现出的性能也不同。随着VA的含量增大，EVA可由塑料变为橡胶材料，并在VA含量大于90％后再次转变为塑料材料。VA含量为40％-90％的EVA也叫做乙烯-醋酸乙烯酯橡胶，即EVM。乙烯-醋酸乙烯酯橡胶是一种特种橡胶材料，具有柔软性好、防震、防滑、抗环境应力开裂、耐候性好等优点，可用于电缆绝缘层、电器配件、密封材料、医用器材、汽车配件、减震材料、车内外装饰配件等方面。但是乙烯-醋酸乙烯酯橡胶强度低，其拉伸强度仅有2MPa，因此必须通过补强之后才具使用价值。

乙烯-醋酸乙烯酯橡胶传统的补强方法是添加炭黑和白炭黑(二氧化硅)。炭黑和白炭黑虽然补强效果明显，但所需添加量大，一般为20～50份，而且其制备过程能耗高、污染严重、填充橡胶过程环境友好性差。此外，炭黑和白炭黑的密度较大，其大量填充显著增加了橡胶的密度，同时损害了乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的透明性。上述缺陷，在一定程度上影响了乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的应用范围。因此，寻找一种用于乙烯-醋酸乙烯酯橡胶补强的新型填料显得尤为重要。

纳米填料具有较大的比表面积，与普通材料相比，在机械性能、光、磁、声、热等方面都具有独特性能。纤维素是一种天然高分子材料，来源丰富，价格低廉，密度低于无机纤维，因此纤维素，尤其是纳米纤维素近年来发展迅速。纳米纤维素具有较高的结晶度、模量与拉伸强度，可以通过酸解或者机械研磨法获得，有望成为一种理想的橡胶补强材料。此外，纤维素的可降解性、可再生性、环境友好性都是传统补强材料所无法媲美的。公开号为CN101974172A和CN102002173A的中国发明专利分别披露了纳米纤维素与炭黑和白炭黑并用在天然橡胶改性方面的应用。然而，利用纤维素补强乙烯-醋酸乙烯酯橡胶却鲜有报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种乙烯-醋酸乙烯酯橡胶纳米复合材料及其制备方法，通过纳米复合技术，提高纳米纤维素在乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中的分散性，以较低的纳米纤维素填充量却显著提高乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的物理、机械性能，同时降低乙烯-醋酸乙烯酯橡胶纳米复合材料的成本。

基于此目的，本发明公开的乙烯-醋酸乙烯酯橡胶纳米复合材料，由以下原料按照各自重量份配比组成：乙烯-醋酸乙烯酯橡胶100份、纳米纤维素1～5份、交联剂0.5～5份、助交联剂0.01～3份、抗水解剂0～5份、防老剂0.01～4份。

可选的，所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中醋酸乙烯酯的重量百分含量为41％～90％，具有橡胶特性。

可选的，所述纳米纤维素直径为10～200纳米，长度为1～20微米，可通过酸解法或者机械研磨法得到。

较佳的，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯和2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷中的至少一种。

较佳的，所述助交联剂为三烯丙基氰脲酸酯和三烯丙基异氰脲酸酯中的只少一种。

可选的，所述抗水解剂为聚碳化二亚胺。

可选的，所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物、N-环己基-N′-苯基对苯二胺和N-(1，3-二甲基)丁基-N′-苯基对苯二胺中的至少一种。

此外，本发明还提供了一种乙烯-醋酸乙烯酯橡胶纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

先将乙烯-醋酸乙烯酯橡胶、交联剂、助交联剂、抗水解剂和防老剂按照重量份配比溶解于有机溶剂A中得到混合物1，将纳米纤维素按照重量份配比均匀分散于有机溶剂B中得到混合物2，再将混合物1与混合物2共混得到混合物3，最后将混合物3在一定温度下脱除溶剂并在一定时间和温度下通过硫化得到乙烯-醋酸乙烯酯橡胶纳米复合材料。

优选的，所述溶剂A为三氯甲烷和二氯甲烷中的至少一种。

优选的，所述溶剂B为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N和N-二甲基丙酰胺中的至少一种。

可选的，所述混合物1，混合物2和混合物3的制备温度为5℃～50℃。

可选的，所述脱除溶剂的温度为30℃～80℃。

可选的，所述硫化时间为3～30分钟。

可选的，所述硫化温度为135℃～175℃。

本发明提供了另一种制备所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶纳米复合材料的方法，包括以下步骤：