[发明专利]一种补强天然橡胶的方法

说明书

本发明公开了一种补强天然橡胶的方法，其具体工艺为，首先将纳米碳酸钙，氧化后的纳米金刚石分别用偶联剂改性，然后加入分散剂，在水相中球磨改性，加入到天然胶乳溶液中；搅拌，凝聚，干燥制备天然橡胶母胶，加入硫化助剂，密炼，硫化，制备混炼胶。本发明有效的提高了天然橡胶的力学性能，同时有效的提高了其导热性能，扩大了天然橡胶的应用领域。

技术领域

本发明涉及橡胶的补强工艺，具体的说是一种补强天然橡胶的方法。

背景技术

近年来，随着现代科学技术的迅猛发展，对工程材料提出了越来越高的要求。而传统的单一材料，如金属材料、陶瓷材料和高分子材料已不能完全满足多样化的要求，于是各种高性能复合型材料应运而生。比如，高分子/无机填料在过去10年中得到很高的重视和研究。在橡胶生产领域，天然橡胶因其良好的绝缘性、弹性、气密性等性质广泛地运用于汽车轮胎、运输传送带、各种封密器件等，但随着科学技术的发展，橡胶应用领域的不断扩展，人们对于橡胶力学强度及其功能性也提出了更高的要求。例如应用于轮胎胎间垫胶层的天然橡胶复合材料，不仅需要良好的力学性能，而且应具备低生热、高导热，耐摩擦，低滑动阻力等特点。天然橡胶/无机填料的目的不仅仅是用无机粒子填充天然橡胶，更重要的是在填充过程中，无机粒子跟天然橡胶母体反应，交联，从而生产出一种有着新的功能型高分子材料，特别是提升它的机械性能。

同时，人们在日常生活对橡胶制品要求越来越苛刻，如橡胶制品不仅要有优异力学性能，导热性能也要良好，所以突破单一填料，使用两种乃至多种填料生产多功能橡胶制品已经是大势所趋。

另外，从生产工艺上看，目前混炼胶的混合方法多是干法共混，缺点是很容易造成尘土飞扬，危害工人身体健康，且很容易造成混合不均匀。

发明内容

本发明的目的是提供一种补强天然橡胶的方法，以提供一种具有优异力学性能同时兼具导热性能的天然硫化橡胶及其生产方法。

本发明的目的是这样实现的：一种补强天然橡胶的方法，该方法包括以下步骤：

a、将纳米金刚石在高锰酸钾、浓硫酸处理条件下于反应釜中加热进行氧化处理得氧化纳米金刚石；将纳米碳酸钙和所得氧化纳米金刚石分别与偶联剂反应后再混合得改性填料，或将纳米碳酸钙和所得氧化纳米金刚石混合后与偶联剂反应得改性填料；

b、所得改性填料中加入分散剂、水，通过球磨或剪切的方法进行分散，得到改性的补强填料水溶液；

c、所述补强填料水溶液加入到天然胶乳中，混合均匀，凝聚，干燥，制备天然母胶；

d、将天然母胶与硫化助剂一起密炼，硫化，得补强天然橡胶。

本发明所述的补强天然橡胶的方法，步骤a中所述纳米金刚石粒径大小为4nm～10μm，所述纳米金刚石为采用爆轰法合成的纳米金刚石原粉或氨基化纳米金刚石；所述纳米碳酸钙粒径≤100nm。

本发明所述的补强天然橡胶的方法，步骤a中纳米碳酸钙和/或氧化纳米金刚石与偶联剂反应的具体过程是：将纳米碳酸钙和/或氧化纳米金刚石与偶联剂的醇水溶液于反应釜中20～80℃条件下反应0.1～24h，按反应体系所含组分的质量计算，体系中纳米碳酸钙和/或氧化纳米金刚石∶偶联剂＝0.1-50∶1，纳米碳酸钙和/或氧化纳米金刚石∶乙醇∶水＝1∶0.1-50∶0.1-50。

优选的，本发明所述的补强天然橡胶的方法，体系中纳米碳酸钙和/或氧化纳米金刚石∶偶联剂＝1-20∶1，纳米碳酸钙和/或氧化纳米金刚石∶乙醇∶水＝1∶1-10∶1-10。

本发明所述的补强天然橡胶的方法，氧化纳米金刚石的制备过程具体是：将纳米金刚石与高锰酸钾、浓硫酸按质量比1∶1～1.5∶15～20，于反应釜中200～300℃条件下反应4～6h后，用去离子水将反应物清洗至中性，即得氧化纳米金刚石。

本发明所述的补强天然橡胶的方法，所述偶联剂为含硫有机硅化合物。