[发明专利]一种纳米复合材料及其制备方法和橡胶组合物以及硫化橡胶及其应用

权利要求书

1.一种纳米复合材料，其特征在于，该纳米复合材料含有埃洛石纳米管、附着在埃洛石纳米管的内表面的氢氧化铝以及附着在埃洛石纳米管的外表面的由埃洛石纳米管与第二改性剂反应后得到的反应生成物，所述氢氧化铝是通过将埃洛石纳米管与含有第一改性剂的水溶液混合后再将所得的混合物与气体接触形成的，所述第一改性剂为能够与埃洛石纳米管的内表面的氧化铝在液相中反应生成铝盐和/或偏铝酸盐的物质，所述气体为二氧化碳和/或氨气；所述第二改性剂为在40-160℃下能够与埃洛石纳米管的外表面的硅氧基和/或硅羟基形成化学键的物质。

2.根据权利要求1所述的纳米复合材料，其中，所述埃洛石纳米管、第一改性剂和第二改性剂的重量比为1：0.4-3：0.04-0.4；所述第一改性剂的水溶液中的第一改性剂的浓度为1-60重量％；相对于100g的所述埃洛石纳米管，所述气体的体积为30-600L。

3.根据权利要求1或2所述的纳米复合材料，其中，所述第一改性剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、硫酸、硝酸和盐酸中的一种的或多种；所述第二改性剂为分子结构中含有基团A和基团B的物质，所述基团A为硅烷氧基，所述基团B为选自烷氧基、巯基、氨基、酯基、碳碳双键和硫基中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的纳米复合材料，其中，所述第一改性剂为氢氧化钠和/或硫酸；所述第二改性剂选自γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的纳米复合材料，其中，当所述第二改性剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物时，所述纳米复合材料的红外谱图中存在位置为2920-2950cm^-1的甲基的特征吸收峰；当所述第二改性剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷时，所述纳米复合材料的红外谱图中存在位置为1700-1720cm^-1的羰基的特征吸收峰和1630-1650cm^-1的碳碳双键的特征吸收峰。

6.根据权利要求1、2和5中任意一项所述的纳米复合材料，其中，所述埃洛石纳米管的外径为40-80nm，内径为15-20nm，长度为100-1000nm。

7.一种纳米复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将埃洛石纳米管与含有第一改性剂的水溶液混合后再将所得的混合物与气体接触，得到悬浮液，其中，所述第一改性剂为能够与埃洛石纳米管的内表面的氧化铝在液相中反应生成铝盐和/或偏铝酸盐的物质，所述气体为二氧化碳和/或氨气；

(2)将步骤(1)得到的悬浮液进行喷雾干燥得到固体；

(3)将步骤(2)得到的固体与第二改性剂在40-160℃下混合，所述第二改性剂为在40-160℃下能够与埃洛石纳米管的外表面的硅氧基和/或硅羟基形成化学键的物质。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤(1)中，所述埃洛石纳米管与第一改性剂的重量比为1：0.4-3；所述第一改性剂的水溶液中的第一改性剂的浓度为1-60重量％；相对于100g的所述埃洛石纳米管，所述气体的体积为30-600L；步骤(3)中，相对于100重量份的步骤(2)得到的所述固体，所述第二改性剂的用量为4-50重量份。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述埃洛石纳米管的外径为40-80nm，内径为15-20nm，长度为100-1000nm。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述第一改性剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、硫酸、硝酸和盐酸中的一种的或多种，所述第二改性剂为分子结构中含有基团A和基团B的物质，所述基团A为硅烷氧基，所述基团B为选自烷氧基、巯基、氨基、酯基、碳碳双键和硫基中的一种或多种。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一改性剂为氢氧化钠和/或硫酸；所述第二改性剂选自γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物中的一种或多种。