[发明专利]一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，其特征在于，由以下质量份配比的原料制备而成：天然橡胶100份、改性二氧化硅纳米粒子20～50份、橡胶助剂12.5份；

所述改性二氧化硅纳米粒子采用如下步骤制备：

（1）使用硅烷偶联剂KH792改性二氧化硅，得到氨基化的二氧化硅粒子；

（2）通过巯基-烯点击化学法将半胱氨酸接枝在丁苯橡胶上，得到羧基功能化的丁苯橡胶；

（3）将氨基化的二氧化硅和羧基功能化的丁苯橡胶通过酰胺化反应形成共价键连接，然后经抽滤、洗涤、干燥，则得到改性二氧化硅纳米粒子。

2.根据权利要求1所述的一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，其特征在于，所述氨基化二氧化硅粒子的具体制备方法为：

（1）将硅烷偶联剂KH792、蒸馏水、乙醇按照质量比1:1:8共混，静置2 h以使KH792充分水解，得到硅烷偶联剂水解液；

（2）称取二氧化硅，倒入乙醇和蒸馏水比例为3:1的溶液中超声搅拌均匀，其中二氧化硅与乙醇和蒸馏水溶液的质量比为1:9；

（3）将步骤（2）得到的混合均匀的分散液缓慢滴加入步骤（1）配制好的硅烷偶联剂水解液中，80℃反应2 h，抽滤、洗涤、干燥，得到氨基化的二氧化硅粒子。

3.根据权利要求2所述的一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂KH792的用量为二氧化硅质量的8%。

4.根据权利要求1所述的一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，其特征在于，所述羧基功能化的丁苯橡胶的具体制备方法为：将半胱氨酸配制成3 mg/ml的水溶液，然后将其加入到固含量为20%的溶聚丁苯橡胶溶液中，再加入25 g/L的过氧化十二酰作为催化剂，N₂气氛中80℃反应1 h，制得羧基功能化的丁苯橡胶。

5.根据权利要求4所述的一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，其特征在于，所述半胱氨酸与丁苯橡胶的质量比为1:50，所述丁苯橡胶与过氧化十二酰的质量比为3000:1。

6.根据权利要求1所述的一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，其特征在于，所述氨基化二氧化硅粒子和羧基功能化的丁苯橡胶的具体反应过程为：将羧基活化剂1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与催化剂N-羟基琥珀酰亚胺加入到羧基功能化的丁苯橡胶溶液中，静置半小时后，缓慢滴加浓度为10% 的氨基化二氧化硅水溶液，滴加完毕后在0℃反应24 h。

7.根据权利要求6所述的一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，其特征在于，所述氨基化二氧化硅粒子和羧基功能化的丁苯橡胶的质量比为1:20。

8.根据权利要求1所述的一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，其特征在于，所述橡胶助剂由以下质量份配比的原料组成：氧化锌5份，硬脂酸2份，防老剂4010NA 1份，抗氧化剂RD1份，促进剂NOBS1.5份，硫磺2份。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将质量份配比的改性二氧化硅粒子加入到蒸馏水中配制成10%浓度的悬浊液，超声15 min后加入到固含量为20%的天然胶乳中，机械搅拌30 min；然后使用浓度为10%的氯化钙溶液破乳，在70℃真空干燥箱中烘干至恒重，得到母炼胶；

②在90 ℃、40 rpm的条件下，将步骤①得到的干燥母炼胶于密炼机中塑炼，并依次加入质量份配比为5份的氧化锌、2份的硬脂酸、1.5份的硫化促进剂NOBS、1份的防老剂4010NA和1份的抗氧化剂RD，混炼5 min，排出橡胶混炼胶；

③将密炼机的模腔温度调至110 ℃，将步骤②得到的橡胶混炼胶放入密炼机中，混炼5min后再次排出；

④待步骤③得到的胶料冷却至室温后，将其转移至开炼机上进一步混炼，混炼过程中加入2质量份的硫磺，并将胶料混炼至均匀；取出后停放24 h，然后在平板硫化机上150℃热压15 min进行硫化，制得天然橡胶复合材料。