[发明专利]一种橡胶纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种橡胶纳米材料及其制备方法，本发明提供的橡胶纳米材料含有橡胶和表面改性的纳米凹凸棒石晶体。本发明将凹凸棒石进行分散解离和表面改性处理，使其以棒晶‑纳米短纤维的方式分散在高分子材料基体中，对高分子材料产生优异的增强效果。本发明还公开了橡胶纳米材料制备混炼胶的用途。本发明制备的表面改性的纳米凹凸棒石晶体还可以用于橡胶胶粒烘干过程中的隔离剂。本发明将橡胶溶于有机溶剂中，加入表面改性纳米凹凸棒石晶体，搅拌后减压烘干得到橡胶/凹凸棒石纳米复合材料。

技术领域

本发明属于橡胶领域，尤其涉及一种改性丁基橡胶材料及其制备方法。

背景技术

现代工程技术的发展，向高分子材料提出了更高的要求，推动高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展。丁基橡胶具有良好的化学稳定性和热稳定性，最突出的是气密性和水密性。主要用于制造各种内胎、蒸汽管、水胎、水坝底层以及垫圈等各种橡胶制品。与天然橡胶等不饱和橡胶相比，丁基橡胶与补强剂之间作用较弱，需要进行热处理或使用添加剂，以增加橡胶的补强作用，提高拉伸强度、定伸应力、弹性、耐磨和电绝缘性能等；并且丁基橡胶与其它橡胶相容性差，一般仅能与乙丙橡胶和聚乙烯等并用，须借助于增粘剂、增粘层改善与其它橡胶的粘合，且粘合力较低。

凹凸棒石具有天然一维纳米材料的形貌和结构，是潜在的环保型优良补强材料，但其表面的极性则限制了其与非极性聚合物之间的相容性，无法与聚合物基体紧密协同，只能作为惰性填料进行少量的填充，无法发挥其结构上的优势，凹凸棒石矿物填充聚合物的研究并没有引起太多的关注。近年来一些研究组也成功地制备了聚合物/凹凸棒石粘土纳米复合材料，但是大多停留在理论研究阶段，还未发现聚合物/凹凸棒石复合材料工业化的报道。

发明内容

本发明的目的是针对目前现有技术不足的问题，提供一种橡胶纳米材料及其制备方法。

本发明提供一种橡胶纳米材料，含有橡胶和表面改性的纳米凹凸棒石晶体。其中，橡胶和表面改性的纳米凹凸棒石晶体质量比选自99：1～80：20，还可以是90：10、92：8、95：5。

本发明表面改性的纳米凹凸棒石晶体制备方法包括以下步骤：a：凹凸棒石的纯化；b、纳米棒解离；c、表面改性。具体的，本发明将凹凸棒石原矿进行提纯和分散，制备得到纳米级凹凸棒石晶体。分散过程即凹凸棒是纳米棒解离过程。本发明将凹凸棒石原矿加入其质量10～20倍的水中，加入其质量0.5～10wt％的无机酸，加热至40～90℃浸泡0.5～3h，至无气泡产生后，过滤，滤液加入凹凸棒石质量(测其固含量)1～5wt％的分散剂，水浴加热至40～90℃均质器处理0.5～3h后，将分散好的凹凸棒石浆液离心，离心转速为300～10000转/分钟，离心时间1～20min，离心完成后取上层凹凸棒石浆液，洗涤、过滤、干燥处理得纳米级凹凸棒土晶体。

其中，分散剂可以是无机或有机分散剂。

优选的，无机分散剂选自硅酸盐类或碱金属磷酸盐类。优选的，无机分散剂选自水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠。

优选的，有机分散剂选自三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶或脂肪酸聚乙二醇酯。

其中，干燥处理可以是真空冷冻干燥，也可以是加热干燥；干燥温度选自-70～200℃，具体的可以是-70℃、-60℃、-50℃、-40℃、-30℃、-20℃、-10℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃。

本发明将纳米级凹凸棒土晶体进行表面改性，表面改性剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸或硬脂酸盐；

优选的，表面改性剂选自硬脂酸或硬脂酸酸盐；优选的，表面改性剂选自硬脂酸盐；

其中，硬脂酸盐选自硬脂酸与碱金属或碱土金属的盐；优选的，硬脂酸盐选自硬脂酸钠或硬脂酸钙；优选的，硬脂酸盐选自硬脂酸钠。