[发明专利]一种优良加工性的高强度橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料领域，尤其提供了一种优良加工性的高强度橡胶复合材料及其制备方法。该橡胶组成物主要应用硅氧烷封端改性的低分子量聚异戊二烯替代二烯烃与白炭黑配方体系中的油类，在改善本发明所述橡胶复合材料的加工性能的同时，显著提高复合材料硫化胶的拉伸强度和撕裂强度，进而提升材料的抗疲劳性能。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其提供了一种优良加工性的高强度橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

反应型增塑剂是一种能与基材(如：NR、IR、IIR、SBR、BR、NBR、CR、EPDM等高分子橡胶材料)在硫化过程中，用硫磺或过氧化物进行共同硫化的液体材料。常见的反应型增塑剂大都为低分子量的双烯烃聚合物，常温下为高粘度液体，分子结构中的不饱和键为其提供了共交联反应活性基团，而且硫化后在制品中无迁移及制品在溶剂中无抽出，提高了制品耐老化及耐化学性能，现作为环保型增塑材料现已逐渐替代传统增塑剂，广泛应用于各种橡胶制品中。

液体异戊橡胶是低分子量的顺1,4-聚异戊二烯材料，通常是采用阴离子溶液聚合方法制备的线形聚异戊二烯，作为反应型增塑剂，近年来已应用于轮胎、粘合剂、压敏胶、密封件、医疗器件等绿色橡胶制品中。

北京化工大学的赵素合和张兴英教授研究团队,报道了反应型增塑剂液体异戊二烯在天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等橡胶共混体系的性能，研究结果表明，液体异戊橡胶在提高胶料加工性能的同时，还可以改善炭黑粒子在硫化胶中的分散。

但是在应用中，普遍存在随着液体异戊橡胶添加量的增加，硫化胶的拉伸强度和撕裂强度显著降低的问题，该问题限制了其应用领域和消费量。特别是在使用过程中受到动态受力应变的产品，如轮胎，耐压胶管等，力学性能的降低也会导致产品动态性能和疲劳性能降低。

因此，寻找开发一种具有增强复合材料力学性能的反应型增塑剂，并用其制备混炼工艺简单、机械性能优良、疲劳性能优异的橡胶复合材料仍是目前橡胶制品领域中一个亟待解决的技术难题。

发明内容

为解决以上技术难题，本发明提供了一种优良加工性的高强度橡胶复合材料及其制备方法。该复合材料采用硅氧烷封端改性的低分子量聚异戊二烯替代胎面胶配方体系中的增塑剂，在改善橡胶复合材料的加工性能和气味的同时，显著提高复合材料的力学性能，从而提升材料的抗疲劳性能，另外该复合材料也具有较低的滚动阻力。

为实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种优良加工性的高强度橡胶复合材料，各组分按重量份计包括：

其中所述的二烯烃类橡胶包括天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶和丁腈橡胶中的一种或多种并用。

所述的改性聚异戊二烯分子结构如下所示：

其中，R₁为R₂为烷氧基；R₃，R₄为烷基或烷氧基；R₅为低分子量聚异戊二烯前聚体，其结构单元的微观结构主要为1，4-结构或3,4-结构或1,2-结构；a≥0；b≥2。

所述的改性聚异戊二烯由低分子量聚异戊二烯经过硅氧烷封端改性而成，具体采用带有环氧基的烷氧基硅烷偶联剂终止低分子量聚异戊二烯前聚体得到。

所述的低分子量聚异戊二烯(PIp)分子量在1×10³g/mol-10×10⁴g/mol之间，其微观结构包括：1，4-聚异戊二烯，3,4-聚异戊二烯，1,2-聚异戊二烯中的一种或多种；