[发明专利]纳米复合材料的制备方法与硫化橡胶的制备方法

说明书

本发明涉及硫化橡胶领域，公开了一种纳米复合材料的制备方法与硫化橡胶的制备方法。纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：在有机溶剂的存在下，将黏土与卤化丁基橡胶接触，有机溶剂为C₅‑C₈的脂肪族烷烃和/或C₅‑C₈的脂环族烷烃，黏土为蒙脱土和/或有机蒙脱土。本发明提供的纳米复合材料的制备方法可以改善蒙脱土在卤化丁基橡胶基体中的分散均匀性，提高了由该纳米复合材料制备的硫化橡胶的力学性能和气密性能。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，具体地，涉及一种纳米复合材料的制备方法以及一种硫化橡胶的制备方法。

背景技术

丁基橡胶是异丁烯与异戊二烯的共聚物(简称为IIR)。与异戊二烯共聚的目的在于向聚合物引入不饱和键，以便可用硫黄硫化，从而提高丁基橡胶的通用性。丁基橡胶广泛用作内胎、空气垫、密封环。

溴化丁基橡胶(简称为BIIR)是丁基橡胶与溴元素进行反应制得的，溴化丁基橡胶是一种极具活性的弹性体。在没有任何促进剂或活性剂的情况下，可用氧化锌硫化，也可用硫黄单独硫化，还可用胺类化合物硫化。C＝ C键有利于橡胶的硫化交联，此外，C-Br键的活性也很大，由于侧链中Br 的电负性，使C＝C键的电子分散，提高了硫化速率和效率。溴化丁基橡胶除了保持了丁基橡胶原有的低透气性，高衰减性，耐老化性，耐气侯性，耐臭氧性及耐化学药品性等特性外，还增添了普通丁基橡胶所不具备的以下特性：硫化速度快；与天然像胶，丁苯橡胶的相容性能好；与天然橡胶，丁苯橡胶的粘接性能提高；可单独用氧化锌硫化，硫化方式多样化；有较好的耐热性。正因为溴化丁基有如此多的优点，所以它在多种应用领域正逐步地替代普通丁基橡胶，如轮胎气密层，耐热内胎，化工容器衬里，医用胶塞等工业产品，甚至是食用口香糖。

蒙脱土(简称为MMT)是一种层状硅铝酸盐的细粒粘土矿物。目前，制备复合材料是材料研究的重要领域之一。国内外对蒙脱土/聚合物复合材料的研究异常活跃：例如，世界橡胶工业，2006，33(4)：13中公开了利用熔体插层法制备纳米蒙脱土/SBR复合材料；现代塑料加工应用，2006，18(1)： 15中公开了采用挤出工艺、熔体插层法制备高抗冲聚苯乙烯/有机蒙脱土 (HIPS/OMMT)复合材料，该复合材料具有较好的阻燃性能；Polymer，2005， 46：12430-12439中公开了利用熔融挤出聚合法制备聚丁二酸/己二酸二醇酯 (PBSA)/蒙脱土纳米复合材料，并研究了其结构，粘弹性及相关性能，表明加入蒙脱土后PBSA的机械性能有了明显改善，拉伸强度和断裂伸长率等有显著增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米复合材料的制备方法以及一种硫化橡胶的制备方法。本发明提供的纳米复合材料的制备方法可以改善蒙脱土在卤化丁基橡胶基体中的分散均匀性，提高了由该纳米复合材料制备的硫化橡胶的力学性能和气密性能。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种纳米复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：在有机溶剂的存在下，将黏土与卤化丁基橡胶接触，所述有机溶剂为C₅-C₈的脂肪族烷烃和/或C₅-C₈的脂环族烷烃，所述黏土为蒙脱土和/或有机蒙脱土。

本发明的第二方面提供一种硫化橡胶的制备方法，该方法包括将纳米复合材料、硫化剂、硫化活性剂以及可选的增强剂进行混炼，并将得到的混炼胶进行硫化，其中，所述纳米复合材料为上述方法制备得到的纳米复合材料。

本发明的发明人通过研究发现，在特定的有机溶剂存在下，将黏土和卤化丁基橡胶接触，能够改善黏土在卤化丁基橡胶中的分散均匀性，从而提高了由该纳米复合材料制备的硫化橡胶的力学性能和气密性能，减少卤化丁基橡胶在轮胎气密层的用量，节约了成本。

根据一种优选实施方式，所述有机蒙脱土为插层剂改性的蒙脱土，通过插层剂对蒙脱土进行改性，能够有效提高蒙脱土的层间距并改善蒙脱土在卤化丁基橡胶中的分散均匀性，从而提高了由该纳米复合材料制备的硫化橡胶的力学性能和气密性能。