[发明专利]一种含碳纳米管的胎面用丁苯橡胶组合物的制备方法

说明书

本发明采用强氧化性酸和多元醇对碳纳米管表面进行羟基化处理，而后采用不饱和丙烯酸酯极性单体和芳基乙烯类单体进行预乳化处理，利用原位聚合法制得高分散性碳纳米管,最后将高分散型碳纳米管与丁苯橡胶胶乳混合、凝聚来制备出具有高的拉伸强度、好的耐磨性、低的滚动阻力的丁苯橡胶组合物。本发明具有操作方法简、改性成本低、环境污染小，适合工业化生产等优点。

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物，具体的说涉及一种用于轮胎胎面的填充高分散型碳纳米管的丁苯橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

近年来，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越来越高，这就要求轮胎胎面胶“魔鬼三角”性能的平衡须获得较明显的提升，也就是说轮胎胎面胶在具有良好的抗湿滑性能的同时，还要有优异的耐磨性及低的滚动阻力。随着具有高模量和高强度碳纳米管(Carbon Nanotube，简称CNT)的出现，将赋予高分子材料高强度、低膨胀、高耐磨等特性，并且做为补强填料用于轮胎胎面配方中，能使胎面胶“魔鬼三角”性能获得较明显的平衡，在橡胶材料领域的应用日益受到人们的关注。

但是，碳纳米管属纳米级材料，其粒径小、比表面大、表面能高、极易团聚，在参与橡胶材料的混合过程中很容易聚集成无用的团块，导致分散不均匀的问题出现，这样不但会影响填充改性效果，而且还会损害橡胶材料的性能。

碳纳米管复合改性材料研究己成为目前材料领域研究的热点之一。迄今为止，专利文献报道的改性碳纳米管复合材料很多。ZL 200510058999.6首先对CNT进行表面处理，使其具有亲水性；然后将其与分散剂、去离子水混合，得到CNT一水悬浮液；然后与天然胶乳均匀混合，最后采用喷雾干燥法制备含有CNT的改性粉末天然橡胶。ZL 200310109074.0首先对碳纳米管表面进行极性和非极性处理，使之具备两亲性能，然后用聚烯烃、聚丙烯酸类聚合物进行表面包覆处理，从而得到碳纳米管/高分子纳米复合材料。ZL 200510009769.0提供一种利用超声波和高速搅拌分散器的分散、粉碎、活化等作用，破坏碳纳米管本身的聚集和缠绕；利用表面活性剂的有机官能团与碳纳米管表面进行化学吸附或化学反应，使表面活性剂覆盖在碳纳米管表面，从而实现对碳纳米管表面改性及其在环氧树脂中的分散。ZL 200410089036.8是以聚乙烯咪唑为聚合单体，再用硅烷、沃兰或者钛酸酯作为偶联剂，经羟化学刻蚀法和微乳液聚合法制备获得的碳纳米管/聚乙烯咪唑纳米复合材料。

发明内容

本发明目的在于提供一种含高分散型碳纳米管的橡胶组合物，该橡胶组合物用于轮胎胎面时有高的拉伸强度、好的耐磨性、低的滚动阻力。该发明首先对碳纳米管表面进行羟基化处理，而后采用不饱和丙烯酸酯极性单体和芳基乙烯类单体进行预乳化处理，再利用原位聚合法制备高分散型碳纳米管,最后将高分散型碳纳米管与丁苯橡胶胶乳混合、凝聚来制备出用于高性能轮胎胎面的丁苯橡胶组合物。该发明不仅有效地解决了碳纳米管的易团聚问题，而且还解决了碳纳米管与丁苯橡胶基体结合力差且分散不均的问题。本发明进一步提出该组合物的制备方法。

本发明所述的“份”均是指质量份。

本发明所述的一种用于轮胎胎面的丁苯橡胶组合物，以丁苯橡胶胶乳干胶的质量为百分之百计，主要包括以下组份：

(1)丁苯橡胶胶乳(干胶) 100％

(2)高分散型碳纳米管 15～45％