[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

说明书

本发明涉及改性天然橡胶复合材料，具体涉及一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料及其制备方法；包括如下步骤：使用硅烷偶联剂KH792改性二氧化硅制得氨基化二氧化硅；然后使用巯基‑烯点击化学法将半胱氨酸接枝在溶聚丁苯橡胶上，制得羧基功能化的丁苯橡胶；将氨基化的二氧化硅与羧基化的丁苯橡胶通过酰胺化反应形成共价键连接，然后将制得的改性粒子分散到蒸馏水中再与天然橡胶共混后硫化，制得改性天然橡胶复合材料；本发明采用快速有效的混合方式，改性后的二氧化硅在天然橡胶基体中能够较好地分散并且能够与基体形成共价键连接，得到的天然橡胶复合材料具有良好的抗湿滑性能和较低的滚动阻力。

技术领域

本发明涉及改性天然橡胶复合材料，具体涉及一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

随着欧盟轮胎标签法的实施，绿色性能的标准得以明确化，进而将绿色轮胎的研究推向高潮。以新材料、新技术、新配方设计的绿色轮胎，秉承绿色制造理念，以高效应用的特点赢得人们青睐。绿色轮胎的原材料及生产工艺遵循绿色制造理念，应用过程践行节能减排、绿色环保的科学发展理念，是符合社会化可持续发展的新型轮胎。因此，发展绿色轮胎是未来轮胎行业的主导趋势之一。绿色轮胎的特点主要包括：(1)轮胎滚动阻力低，从而节省燃油、降低二氧化碳排放并减少由汽车尾气导致的雾霾，有益于减少大气污染及环境保护；(2)轮胎的抗湿滑和操纵性能好，行驶安全性提高。

目前，在高性能轮胎研发制造过程中，采用炭黑补强天然橡胶的方法在调控滚动阻力性能与抗湿滑性能时已比较困难，不能满足当今社会的需求。因此，如何有效提高胎面胶材料的抗湿滑性能，同时又能够降低滚动阻力，至今仍然是一个巨大的挑战。

二氧化硅，又名白炭黑，由于其较小的粒径、较高的硬度以及较多的表面官能团，成为绿色轮胎制造过程中替代炭黑的最优选填料。就目前的研究看，二氧化硅作为补强填料，不仅能够提高轮胎的抗湿滑性能，而且还能够有效降低其滚动阻力。但是，二氧化硅表面较多的羟基使其极易团聚，影响补强效果，并且二氧化硅与橡胶基体的界面相互作用较弱。因此，如何提高二氧化硅在天然橡胶基体中的分散，并增强填料与基体间的界面相互作用，成为二氧化硅改善橡胶性能的关键。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，从而补足目前此领域的缺陷，满足高性能轮胎的发展需求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种低滚阻抗湿滑改性天然橡胶复合材料，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N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(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。

本发明的二氧化硅纳米粒子的改性机理为：

(1)

(2)

(3)

进一步的，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2h以使KH792充分水解，得到硅烷偶联剂水解液；