[发明专利]一种交替层状结构的高阻隔溴化丁基橡胶及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种交替层状结构的高阻隔溴化丁基橡胶及其制备方法，包括炭黑改性的溴化丁基橡胶层A和片状填料改性的溴化丁基橡胶层B，所述溴化丁基橡胶层A和所述溴化丁基橡胶层B交替叠放形成层状溴化丁基橡胶，其中所述溴化丁基橡胶层B中，沿垂直于气体扩散方向分布有二维片状填料。在本发明中，层A和层B的基体材质均为溴化丁基橡胶，其在压制成型的过程后可形成整体的橡胶材料，并且层与层之间的相容性、粘接性好，可形成丰富的界面能，为气体小分子提供了更多的扩散路径，进而提高了橡胶材料的气体阻隔性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种交替层状结构的高阻隔溴化丁基橡胶及其制备方法。

背景技术

轮胎内衬层的主要作用是防止气体泄露、保证轮胎的内压。航空轮胎在使用的过程中，轮胎承受着高内压、高负载外，还承受着高温和高应力。轮胎内衬多是橡胶，温度对橡胶的力学性能影响大，会加快橡胶的老化，老化导致橡胶的基本物理化学性质在短时间内发生变化，同时航空轮胎还不断的承受周期性的交替应力，导致轮胎容易发生屈挠疲劳，影响内衬的阻隔性能。

因此，轮胎内衬材料不仅有要具有高气密性，还需具有优异的耐疲劳性能。由于溴化丁基橡胶具有良好的气体阻隔性能，与轮胎外胎材料有良好的粘合性，是轮胎内衬层的常用材料。

专利CN109161110A公开一种添加石墨烯/炭黑复合材料的轮胎气密层胶及其制备方法，在该专利中，将石墨烯/炭黑复合材料通过机械剥离后，得到分离的石墨浆料和炭黑分散液，再将石墨浆料和炭黑分散液添加到溴化丁基橡胶中，并加入其他的填料、辅料和助剂等，再通过3次的密炼得到气密层橡胶材料。由于石墨浆料和炭黑分散液的加入，提高了石墨烯和炭黑在橡胶基体中的分散性和界面相容性，进而提升轮胎气密性，保持较低的气体渗透率，使胎压长时间保持在合适的范围内，可多方面提升汽车使用性能。但在该专利中，通过共挤混料，需要多次密炼橡胶，其工序复杂，生产成本高；另一方面，在轮胎高频率的屈挠疲劳过程中，片状石墨烯的加入将会严重降低其气密性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交替层状结构的高阻隔溴化丁基橡胶，其包括炭黑改性的溴化丁基橡胶层和片状填料改性的溴化丁基橡胶层，两种不同的橡胶层交替设置，片状填料改性的橡胶层可以进一步提高橡胶材料的气密性，而炭黑改性的橡胶层可以保证橡胶材料的耐疲劳性。

本发明通过以下技术方案实现：

一种交替层状结构的高阻隔溴化丁基橡胶，包括炭黑改性的溴化丁基橡胶层A和片状填料改性的溴化丁基橡胶层B，所述溴化丁基橡胶层A和所述溴化丁基橡胶层B交替叠放形成层状溴化丁基橡胶，其中所述溴化丁基橡胶层B中，沿垂直于气体扩散方向，具有二维片状填料阻隔层。

在本发明中，层A和层B的基体材质均为溴化丁基橡胶，其在共硫化压制成型的过程后可形成整体的橡胶材料，并且层与层之间的相容性、粘接性好，能够进一步改善复合材料的力学性能，同时也是由于交替多层结构的存在，轮胎使用过程中的周期屈挠疲劳作用反而有利于石墨烯的定向层状排列，对复合材料的阻隔性能起到积极影响，一定程度上实现了疲劳与阻隔性能的互补。

并且在本发明的橡胶材料中，在垂直于气体扩散的方向，具有二维大尺寸片状填料阻隔层，所述片状填料为石墨烯、氧化石墨烯、石墨、氧化石墨、水滑石、云母片、蒙拓土、MXene中的一种或多种。其比表面积大，拥有较大的径厚比，增加了气体通过的路径，从本质上提供了层状橡胶材料的气体阻隔性。

其中，MXene为二维过渡金属化合物，如二维过渡金属碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物等。

进一步的，所述溴化丁基橡胶层A按重量份数计包括，

溴化丁基橡胶80-100份、炭黑20-80份、氧化锌1-5份、环烷油5-10份、硫磺0.1-1份。

进一步的，所述溴化丁基橡胶层A按重量份数计包括，