[发明专利]一种天甲橡胶和天然橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及天然橡胶复合材料技术领域，具体涉及一种天甲橡胶和天然橡胶复合材料及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)先称取天然胶乳，加水稀释，搅拌均匀，边搅拌边加入表面活性剂，再加入四乙撑五胺，配置成胶乳混合液。(2)加入甲基丙烯酸甲酯单体。(3)将胶乳混合液水浴加热到40‑60℃，滴加引发剂，恒温反应3‑7h，得到天甲橡胶乳液；在天甲橡胶乳液中添加天然胶乳，然后加热或加酸凝固，制得天甲橡胶/天然橡胶混合橡胶；(4)、称取上述混合橡胶、天然橡胶、二氧化硅、炭黑机其他助剂混合，采用机械干法共混工艺进行硫化，制得天甲橡胶和天然橡胶复合材料。本发明制得的复合材料具有良好的加工性能与力学性能。

技术领域

本发明涉及天然橡胶复合材料技术领域，具体涉及一种天甲橡胶和天然橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

天然橡胶(NR)由于具有较宽的分子量分布，良好的加工性能和优异的机械性能，被广泛地应用于轮胎胎面胶中，尤其是工程胎领域。橡胶制品必需通过填料的高效补强方能使用。自20世纪以来，炭黑(CB)一直是橡胶制品最重要的补强剂，全世界CB消耗量的90-95％用于橡胶工业，轮胎更是占到了67.5％。但随着能源和环境危机的日益凸显，炭黑价格高、加工过程带来的高环境污染，使得开发非炭黑填料，特别是能与橡胶形成纳米复合结构的无机填料，代替或部分代替炭黑，成为当前橡胶科学与产业的一个重要发展方向。

其中，SiO₂是炭黑的一个重要替代品，被广泛的用于橡胶制品。因为，SiO₂在改善橡胶加工性能的同时，还可以增大橡胶损耗因子(tanδ)对温度的依赖性，降低生热和滚动阻力、提高胶料的耐磨和抗湿滑性能，以此引申出来的“绿色轮胎”也成为当前橡胶工业的一个重要领域。

高分散性SiO₂可使轮胎获得更好的综合性能(低粘度、低滚动阻力和高抗湿滑、耐磨性)，但是SiO₂表面能比较大，在橡胶基体易团聚，导致胶料耐磨性较差、滞后损失大。故提高SiO₂粒子在NR中的分散性，是高性能NR母炼胶开发的关键。表面改性是获得高分散性白炭黑重要途径，偶联剂是改善SiO₂分散性的主要改性剂。在白炭黑胶料中加入硅烷偶联剂，可使轮胎三大指标达到最佳平衡。此外，除了SiO₂自身表面性质外，橡胶基体的性质也对白炭黑的分散有着重要影响，表现在非极性的橡胶基体接枝的极性基团能够与填料的极性基团产生强烈作用。在NR体系中，最为典型的是环氧化天然橡胶(ENR)改善SiO₂在NR中分散的实例，相比于NR，ENR分子链具有环氧基，极性增大，与填料粒子相互作用较强。但这方面的研究还不是很系统，ENR作为增容剂的增容机理，需要进一步的研究。此外，ENR价格昂贵，导致生产成本上升，也抑制了它在轮胎工业中的应用。

天甲橡胶相对于环氧化天然橡胶而言，成本较底，有较好的应用前景。以极性单体甲基丙烯酸甲酯接枝改性非极性的天然橡胶，所制备的天甲橡胶与天然橡胶能以任意比例混溶，所得的混合橡胶作为界面增容剂，能够改善强极性的二氧化硅与非极性的天然橡胶之间的相容性，增强两者之间的界面结合力，形成二氧化硅与天然橡胶分子链之间相互渗透、紧密结合、相互贯穿的网络结构，具有重要的研究价值。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种天甲橡胶和天然橡胶复合材料的制备方法，该制备方法通过与极性单体甲基丙烯酸甲酯接枝共聚的方法，在天然橡胶分子链引入极性集团，制备天甲橡胶；再根据相似相容性原理，以天甲橡胶为增容剂，改善非极性的天然橡胶与极性填料二氧化硅之间的相容性；然后通过增强橡胶基体与填料之间的结合力，促进填料在基体中的分散性，进而提高复合材料的力学性能。

本发明的另一目的在于提供一种天甲橡胶和天然橡胶复合材料，该复合材料具有良好的加工性能与力学性能，其定伸应力﹑拉伸强度及撕裂强度均远优于白炭黑/炭黑填充天然胶，补强性能及耐磨性能与白炭黑/炭黑填充胶相当，而生热和滚阻明显低于白炭黑/炭黑填充胶。