[发明专利]一种改性碳纳米管制备耐老化丁腈橡胶的方法

说明书

本申请提供了一种改性碳纳米管制备耐老化丁腈橡胶的方法，属于高分子材料及材料制备领域。本申请提供的改性碳纳米管制备耐老化丁腈橡胶的方法，首先通过混酸处理碳纳米管后，通过六水合硝酸锌和硼氢酸钠对碳纳米管改性，在碳纳米管上接枝纳米氧化锌，得到改性碳纳米管填料。然后通过改性填料与丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、硫磺、助交联剂，促进剂，防老剂，炭黑及其他助剂，混炼、硫化，制备得到强度高，耐老化性好，综合性能好的的丁腈橡胶共混胶。

技术领域

本申请涉及高分子材料及材料制备领域，具体而言，设计一种改性碳纳米管制备耐老化丁腈橡胶的方法。

背景技术

丁腈橡胶（NBR）是由丁二烯和丙烯晴经过无规共聚物得到的一种不饱和极性胶，具有优良的耐油性和耐磨性能。三元乙丙橡胶（EPDM）是一种主链饱和的非极性橡胶，具有优异的耐高温、耐臭氧老化和电绝缘性能。将NBR与EPDM这两种橡胶并用，可以改善NBR的耐高温性能。

NBR与EPDM两种橡胶的极性和饱和度差别很大，在并用中存在着许多问题，如两种橡胶的共硫化性差，在硫化过程中发生一相过硫而另一相欠硫的现象，导致硫化胶的物理机械性能很差。

碳纳米管（CNTs）是一种物理机械性能极高的碳材料，少量加入就可以是橡胶材料的物理机械性能提高。CNTs自身具有极大的长径比，对NBR和EPDM具有“缝合”的效果，起到强制增容作用。但CNTs本身表面活性基团极少，当添加到橡胶材料中无法和材料基体之间建立较强的相互作用，在受力时CNTs极易被抽出，无法承担材料所受的外力；而且CNTs的表面能极高，如果只靠简单的方式将其添加到橡胶材料中极易产生团聚现象，团聚后的碳纳米管尺寸增加，在受力过程中不仅不能起到补强作用，反而更容易成为应力集中点，破坏原有的填料网络，成为缺陷，导致材料的力学性能下降。

氧化锌（ZnO）作为橡胶硫化过程中一种重要的活化剂，其硫化-活化作用与硫化橡胶的交联网络呈现相关性。不仅可以作为硫化促进剂，还对橡胶有一定的补强作用。然而，由于具有较高的表面能和沿特定晶面生长的特性，纳米ZnO极易团聚，严重阻碍其在橡胶复合材料中的工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种改性碳纳米管的方法，以解决现有碳纳米管分散性差的技术问题，从而获得耐老化性好、机械强度高的丁腈橡胶共混胶。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

将碳纳米管进行酸化处理，制得羧基化碳纳米管：将3g碳纳米管与90ml浓硫酸和30ml浓硝酸共混，超声分散2h，将得到的碳纳米管悬浮液50℃下回流7h，采用PVDF抽滤洗涤，干燥24h得到羧基化碳纳米管；

将6g六水合硝酸锌溶于600ml去离子水中，将羧基化碳纳米管溶于10mg/ml的硝酸锌溶液中，超声分散1h，室温下搅拌6h，加入0.354g硼氢酸钠室温下搅拌1h后抽滤洗涤干燥24h，得到接枝纳米氧化锌的改性碳纳米管；

将改性碳纳米管与丁腈橡胶和三元乙丙橡胶密炼、硫化，制得高强度耐老化丁腈橡胶共混胶。

本申请制备的丁腈橡胶共混胶不仅能够获得良好的机械性能和耐热性能，同时还可以提高丁腈橡胶与三元乙丙橡胶的相容性，同时提高碳纳米管和纳米氧化锌在橡胶材料中的分散性。

经过混酸处理和接枝纳米氧化锌的碳纳米管，与丁腈橡胶和乙丙橡胶密炼，硫化后得到丁腈橡胶/三元乙丙橡胶共混胶。尤其是接枝纳米氧化锌的碳纳米管，不仅可以提高碳纳米管和纳米氧化锌的分散性，同时使杂化材料具备两者优越性能。