[发明专利]一种快速凝聚制备高岭土/橡胶纳米复合材料的方法

说明书

本发明属于粘土/橡胶纳米复合材料的制备领域，具体地说，涉及一种快速凝聚制备高岭土/橡胶纳米复合材料的方法。所述的方法包括：1)将橡胶乳液与高岭土悬浮液混合，搅拌均匀；2)向所得的高岭土/橡胶混合液中添加凝聚剂溶液，形成粒状凝聚物；3)将粒状凝聚物进行洗涤、干燥脱水，形成凝聚干燥物；4)将凝聚干燥物进行混炼、硫化，制得所述的高岭土/橡胶纳米复合材料。本发明方法制备的橡胶纳米复合材料，高岭土在橡胶基体中均呈现纳米级分散，所制备的复合材料均具有良好的力学性能、动态力学性能及气密性能。

技术领域

本发明属于粘土/橡胶纳米复合材料的制备领域，具体地说，涉及一种快速凝聚制备高岭土/橡胶纳米复合材料的制备方法。

背景技术

粘土因其天然的纳米尺寸，及丰富的储量、低廉的价格，在聚合物填料领域得到广泛的应用。目前粘土/聚合物纳米复合材料的制备工艺主要有机械共混、原位共混、溶液共混及乳液共混等。不同的制备工艺，会显著影响纳米粘土粉体在聚合物基体中的分散形态，并进一步影响其应用性能。

机械共混是聚合物加工尤其是橡胶制备工艺中最常用的共混工艺，通常采用双辊混炼机或者密炼机，将熔融状态的聚合物、填料、其他配合剂，在强剪切力作用下反复混炼均匀。机械共混法作为橡胶工业中最为广泛应用的共混工艺，通常无法高效完成填料在橡胶中的良好分散。

原位共混，是将填料与聚合物的单体混合，搅拌均匀后添加聚合引发剂，完成粘土在聚合物中的分散。原位共混多见于塑料加工领域，在树脂及橡胶领域中的应用较少。

溶液共混法是将聚合物溶解在某溶剂中，同时配制填料在改溶剂中的悬浮液，然后将两者混合搅拌均匀，再将溶剂脱除，完成填料/聚合物混炼。溶液共混法多见于塑料及树脂加工，在橡胶加工领域的应用较少，且主要集中在丁基橡胶领域。

最近，研究人员提出了一种基于橡胶乳液的具有通用性及环境友好型的橡胶弹性体的制备工艺。这种工艺首先将橡胶乳液和填料悬浮液均匀混合，然后将添加凝聚剂以完成橡胶-填料的共凝聚，即为乳液共凝聚法，也称乳液共混法。

张立群等人在专利200510084326.8中公开了一种有机粘土与丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法。该方法将烷基铵盐有机改性的蒙脱土水系悬浮液，与丁苯橡胶胶乳混合，添加稀硫酸及稀盐酸为破乳剂，完成混合物的共凝聚，再经洗涤、干燥、混炼、硫化得到丁苯橡胶纳米复合材料。该方法中粘土浆液的固含量为1.5～2.5％，凝聚剂稀采用硫酸或稀盐酸，凝聚剂溶液的质量浓度为1％，该专利未对橡胶乳液固含量及凝聚剂添加速度做出要求。

张立群等人在专利200610114731.4中公开了一种硅烷偶联剂的粘土与丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法。该方法将蒙脱土经γ-氨丙基三乙氧基硅烷和双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物改性，再与丁苯橡胶乳液搅拌混合，添加稀硫酸及稀盐酸为破乳剂，完成混合物的共凝聚，再经洗涤、干燥、混炼、硫化得到丁苯橡胶纳米复合材料。该方法中粘土浆液的固含量为1.5～2.5％，凝聚剂为稀硫酸或稀盐酸，凝聚剂溶液的质量浓度为1％，该专利未对橡胶乳液固含量及凝聚剂添加速度做出要求。

张立群等人在专利98101496.8中公开了一种粘土/橡胶纳米复合材料的制备方法。该方法所述粘土为绿土、蒙脱土、滑石粉、贝得石、水辉石、硅石或多水高岭土，使用微波或超声波使其形成均匀的水系悬浮液，与橡胶乳液共混后，使用氯化氢及氯化钙为破乳剂，完成混合物的共凝聚，再经洗涤、干燥、混炼、硫化得到丁苯橡胶纳米复合材料。该方法中粘土浆液的固含量为0.2～20％，凝聚剂为稀盐酸或氯化钙水溶液，其中稀盐酸的质量份数为1.5％左右，氯化钙水溶液的质量分数为2％左右，该专利未对橡胶乳液固含量及凝聚剂添加速度做出要求。