[发明专利]一种橡胶用高粘性环保补强填料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种橡胶用高粘性环保补强填料及其制备方法，涉及新材料技术领域。本发明在橡胶用高粘性环保补强填料时，将硅藻土气凝胶连接在改性碳纤维上，再用聚酰亚胺和聚多巴胺包覆，制得双相的补强填料；改性碳纤维是将腐殖酸钠连接在螺旋纳米碳纤维上制得，硅藻土气凝胶是由硅藻土和纤维素复合冷冻干燥制得，使硅藻土表面有机化，增强了与橡胶的相容性。将补强填料加入橡胶中进行混炼，增强补强填料与橡胶的粘附性的同时，并且提高了橡胶的抗冲击性。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体为一种橡胶用高粘性环保补强填料及其制备方法。

背景技术

除天然橡胶和氯丁橡胶等少数自补强橡胶品种外，大部分合成橡胶在不填充补强填料的情况下性能较差，单独使用的价值不大。补强填料在橡胶加工中具有重要而又独特的作用。它可以提高橡胶的力学性能，对非自补强型胶种如丁苯橡胶、丁腈橡胶等更是不可或缺；可以满足胶料加工工艺要求，减小胶料的收缩率，有利于成型，并有助于胶料在硫化后的形状和尺寸保持稳定；有些品种还具有其他作用，如阻燃、导电、耐热等；可以降低胶料成本。

现有的双相橡胶补强填料往往是将两相混合添加至橡胶中进行混炼，这往往达不到双相的效果，反而会降低补强填料的效果；因此，本申请尝试将两种补强填料连接在一起，制成一体的双相补强填料，获得更好的补强效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种橡胶用高粘性环保补强填料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种橡胶用高粘性环保补强填料，主要包括以下重量份数的原料组分：12～30份硅藻土气凝胶，10～20份改性碳纤维，110～250份聚醚酰亚胺膜液，220～500份多巴胺溶液。

优选的，所述硅藻土气凝胶是由硅藻土和纤维素复合冷冻干燥制得。

优选的，所述改性碳纤维是将腐殖酸钠连接在螺旋纳米碳纤维上制得；所述螺旋纳米碳纤维粒径为100nm。

优选的，一种橡胶用高粘性环保补强填料的制备方法，所述橡胶用高粘性环保补强填料制备方法为：硅藻土气凝胶制备，改性碳纤维制备，补强填料坯料制备，橡胶用高粘性环保补强填料制备。

优选的，所述一种橡胶用高粘性环保补强填料的制备方法，包括以下具体步骤：

(1)将清洗过的纤维素分散在纤维素质量30～50倍的去离子水中，置于-20～-30℃下冷冻0.5～1h，再加入等质量的氢氧化钠溶液，溶解后在室温下加入纤维素质量3.5～4.2倍的硅藻土，并以800～1200rpm、20～30kHz下超声搅拌3～5min，静置1～2h，制得水凝胶，以2～3ml/min向水凝胶表面滴加纤维素质量20～30倍质量分数为20％的醋酸溶液，滴加完成后在20～30kHz下超声20～30min，并静置1h，将水凝胶表面溶液去除，再2～3ml/min向水凝胶表面滴加与醋酸溶液等质量的去离子水，滴加完成后在20～30kHz下超声20～30min，并静置1h，最后转移至冷冻干燥机中，再-50℃、10Pa下干燥8h，研磨粒径范围至50～100nm，制得硅藻土气凝胶；

(2)将螺旋纳米碳纤维分散在螺旋纳米碳纤维质量50～80倍的四氢呋喃中，搅拌均匀后加入螺旋纳米碳纤维质量2倍的二环己基碳二亚胺和螺旋纳米碳纤维质量0.1倍的4-二甲氨基吡啶，水浴升温至60～70℃，以2～3ml/min滴加螺旋纳米碳纤维质量5～8倍的腐殖酸钠溶液，以400～600rpm保温搅拌3～4h，过滤并置于干燥箱中80～100℃酰胺干燥2～4h，制得改性碳纤维；

(3)将改性碳纤维分散在改性碳纤维质量15～20倍的去离子水中，水浴升温至90～100℃，加入改性碳纤维质量1.2～1.5倍的硅藻土气凝胶，再以1～2ml/min滴加改性碳纤维质量0.1～0.15倍质量分数为98％的浓硫酸，以600～800rpm搅拌反应24h，冷却至室温，离心并置于100～120℃的干燥箱中干燥30min，制得补强填料坯料；