[发明专利]一种自修复型环保橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种自修复型环保橡胶材料及其制备方法，涉及自修复橡胶领域。该自修复型环保橡胶材料成分包括丁基橡胶基体、自修复填料、增韧抗拉伸填料、硫化助剂分散体；其中，硫化助剂分散体由氧化锌、膨润土、羧甲基纤维素钠、促进剂TMTD、膨胀石墨组成。制备时先球磨得到硫化助剂分散体，再通过混料、硫化得到橡胶材料。该制备方法无需苛刻条件，简单可控，硫化后生成的橡胶材料成品，无需再添加其他修复体系和热塑性成分，即可在空气气氛下达到良好的修复效果。该橡胶材料撕裂强度可以达到26.5KN/m，抗拉伸强度可以达到10.9MPa，冲击回弹性可以达到62％，自修复性能达到74.6％。

技术领域

本发明涉及自修复橡胶技术领域，具体涉及一种自修复型环保橡胶材料及其制备方法。

背景技术

橡胶制品在其成型加工及后续使用过程中，不可避免的受到热、机械、化学和紫外光辐照等外界刺激作用，从而引发材料内部产生局部损伤或微裂纹，微裂纹扩展最终导致材料破裂，大大降低使用价值和安全性。因此研究橡胶材料的自修复能力，一直是橡胶领域的研究热点。自修复是指材料本身对缺陷自我判断、控制和恢复的一种能力。自修复材料可以自我检测，并通过一定的机制自行修复微损伤，从而明显提高材料的安全性，延长材料的使用寿命。

目前用于橡胶的修复体系主要包括以下几类：(一)胺-环氧修复型，利用环氧修复试剂与胺固化剂在裂纹处发生交联固化反应，胺固化剂储存在胶囊、中空纤维、微脉管结构里，当胶囊或者纤维在外力作用下受损时，释放胺固化剂达到局部修复效果；(二)分子扩散型，通过添加热塑性材料为助剂，添加到聚合物中，利用热塑性物质的流动性填补裂纹空隙达到修复效果；(三)本征型，重复多次利用聚合物材料内具有可逆化反应的分子结构实现，包括可逆共价键合和可逆非共价键合，目前研究最多的是呋喃与马来酰亚胺之间反应制得自修复材料。

公布号CN109111604A的专利公开了一种自修复橡胶材料，由橡胶基体、自修复弹性预聚体、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、抗氧剂、促进剂、硫化剂混炼、硫化得到，能够达到很好的自修复效果，具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。但是经研究发现，仍然存在以下问题：1)橡胶材料的各成分无法良好相容，毒性较高，且无法实现橡胶的多次自修复，使得耐温性、韧性和抗拉伸性得不到保障，降低了橡胶材料的使用寿命；2)大多通过添加无机填料来提高橡胶基体的韧性和抗拉伸强度，与与橡胶基体结合性差，即使提高了韧性和拉伸强度，又降低了自修复性能；3)添加的硫化助剂或热塑性成分中，含有高毒性物质，无法满足橡胶材料环保低毒、大规模工业化生产的要求；4)制备方法常需要添加其他修复体系和热塑性成分，温度、真空条件苛刻，较难控制，硫化后生成的橡胶材料成品在空气气氛下不具备良好的修复效果。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种自修复型环保橡胶材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供一种自修复型环保橡胶材料，包括以下重量份的成分：丁基橡胶基体80-100份、自修复填料22-30份、增韧抗拉伸填料15-26份、硫化助剂分散体6-13份；其中，硫化助剂分散体由以下重量份的成分组成：氧化锌1-3份、膨润土4-6份、羧甲基纤维素钠0.2-0.8份、促进剂TMTD 0.6-1.2份、膨胀石墨1.5-2.5份；

所述自修复填料的制备方法包括以下步骤：

1)将聚醚多元醇330N与双氨基封端线性聚二甲基硅氧烷按照质量比1:0.9-1.1混合均匀后，100-110℃真空脱泡处理得到混合液a；其中，聚醚多元醇330N的羟值为55-58mgKOH/g，酸值≤0.15mg KOH/g，水份≤0.1％；双氨基封端线性聚二甲基硅氧烷的粘度为4500-4600mPa·s；