橡胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种橡胶组合物及其制备方法，以重量份计，包括普通橡胶100份、环氧化橡胶5～100份、活性填料5～60份、氨基化合物0.05～5份、交联剂0.5～5份和橡胶助剂3～25份；所述氨基化合物的结构通式为：R0CH(R1)‑R2，其中，R0为碳原子数为1～6的硅氧基和羧基中的一种，R1为氢原子、一个或多个氢原子被‑NH2取代的烃基和一个或多个氢原子被‑NH2取代的杂链基中的一种；R2为一个或多个氢原子被‑NH2取代的烃基和一个或多个氢原子被‑NH2取代的杂链基中的一种。根据本发明专利技术提供的方法制备得到的橡胶组合物中活性填料分散均匀、与基体的界面粘合力强，复合材料的物理机械性能优异，尤其是拉伸强度提高显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种橡胶组合物及其制备方法。
技术介绍
众所周知，橡胶由于出色的高弹性，成为人民生产生活和国民经济的各个领域中不可代替的重要材料之一。在很多应用场合下，人们对橡胶的性能提出了越来越高的要求。为了提高橡胶材料的物理机械性能，橡胶的补强尤为重要，现阶段最常用的方法就是在橡胶中加入填料。目前，最常用的橡胶补强填料为炭黑，它补强效果显著，在橡胶工业中占有十分重要的地位，但是加工污染性重、混炼能耗大，而且炭黑补强的橡胶制品色调单一。作为炭黑补强剂的替代品，二氧化硅、高岭土、滑石粉等也在橡胶工业中得到了较为广泛的应用。近年来，随着纳米技术和生物基高分子的发展，一些天然高分子材料作为补强剂也得到了较快的发展，如【CN103739898A】公开的一种木质纤维素补强橡胶的方法，然而纤维素只能部分替代炭黑，且补强效果有限。大部分橡胶补强剂表面存在大量的活性羟基使其呈现亲水性，与橡胶基体间的相容性差、界面粘合力低，粒子容易团聚，导致在橡胶基体中分散不良，影响补强效果，进而影响产品性能。现在的填料改性技术通常只是提高填料在橡胶基体中的相容性或者分散性，对橡胶的交联结构(如交联密度)无显著影响，导致橡胶的拉伸强度等物理机械性能提高有限。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种橡胶组合物及其制备方法，以提高橡胶与补强剂之间的界面粘合力、提高补强剂的分散性，同时促进橡胶的交联，进而提高橡胶材料的机械性能。基于上述目的，本专利技术提供的橡胶组合物，以重量份计，包括普通橡胶100份、环氧化橡胶5～100份、活性填料5～60份、氨基化合物0.05～5份、交联剂0.5～5份和橡胶助剂3～25份；所述氨基化合物的结构通式为：R0CH(R1)-R2，其中，R0为碳原子数为1～6的硅氧基和羧基中的一种，R1为氢原子、一个或多个氢原子被-NH2取代的烃基和一个或多个氢原子被-NH2取代的杂链基中的一种；R2为一个或多个氢原子被-NH2取代的烃基和一个或多个氢原子被-NH2取代的杂链基中的一种。需要说明的是，杂链基是指主链上同时含有碳元素和其他元素(例如氧、氮、硫)的基团。在本专利技术的一些实施例中，所述普通橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和丁腈橡胶中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，所述环氧化橡胶为环氧化天然橡胶、环氧化丁苯橡胶、环氧化乙丙橡胶、环氧化乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中的至少一种，其中环氧基团的质量百分含量为0.02～40％。在本专利技术的一些实施例中，所述活性填料为表面带有羟基的淀粉、纤维素、壳聚糖、甲壳素、二氧化硅和粘土中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，所述活性填料为淀粉纳米粒子，其中淀粉纳米粒子的粒径为50～300纳米。在本专利技术的一些实施例中，所述交联剂为有机过氧化物和硫磺中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，所述橡胶助剂为促进剂、活化剂、软化剂、防老剂、抗水解剂或阻燃剂中的至少一种。本专利技术还提供一种制备上述橡胶组合物的方法，包括以下步骤：首先将普通橡胶和环氧化橡胶通过双辊开炼机或者密炼机塑炼，得到塑炼胶；然后将所述塑炼胶、活性填料、氨基化合物、橡胶助剂、交联剂在40～100℃下加入双辊开炼机或者密炼机混炼，得到混炼胶；最后将所述混炼胶在145～180℃下硫化5～30分钟，得到所述橡胶组合物。在本专利技术的一些实施例中，所述活性填料选自淀粉纳米粒子，其中淀粉纳米粒子的制备方法包括以下步骤：将二甲基亚砜、水、淀粉按照重量份配比100：5～15：0.5～5混合，得到淀粉混合物；将淀粉混合物在70～90℃下搅拌反应0.5～2小时，得到澄清的淀粉溶液；待淀粉溶液冷却后，向淀粉溶液中加入100～500重量份的乙醇溶液，得到悬浊液；将悬浊液经超声或细胞粉碎机处理后，再经离心、洗涤、分离、干燥，得到淀粉纳米粒子。从上面的所述可以看出，根据本专利技术提供的方法制备得到的橡胶组合物中活性填料分散均匀、与基体的界面粘合力强，复合材料的物理机械性能优异，尤其是拉伸强度提高显著。与传统补强方法得到的橡胶复合材料相比，通过本专利技术获得的橡胶组合物具有拉伸强度高、断裂伸长率高、易染色、成本低等优势。本专利技术提供的橡胶组合物制备方法简单，可通过常用橡胶加工设备实现。通过本专利技术得到的橡胶组合物可以拓宽橡胶在电缆料、室外防水材料、耐老化材料、电器配件、密封材料、医用器材、汽车配件、减震材料、车内外装饰配件等领域的应用范围，尤其可以拓宽在较高要求下(如高强度、高伸长率、彩色)橡胶材料领域的应用范围。附图说明图1为本专利技术实施例的橡胶组合物的透射电子显微镜照片；图2为对比实施例的橡胶组合物的透射电子显微镜照片。具体实施方式为使本专利技术的目的和技术方案优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并结合附图，对本专利技术进一步详细说明。实施例1淀粉纳米粒子的制备首先将900mL二甲基亚砜、100mL水、10g天然木薯淀粉混合，室温下500rpm搅拌15min后升温至90℃，搅拌反应1小时，形成澄清淀粉溶液，冷却至室温；然后向淀粉溶液中缓慢加入4.5L质量浓度为99.7％的乙醇溶液，不断搅拌得到纳米淀粉悬浊液；将所述悬浊液进行超声处理60min，对其离心分离并用乙醇洗涤3次，90℃干燥48h，得到纳米淀粉。采用动态光散射对纳米淀粉的形态进行表征，结果如下：粒径130±10nm，多分散系数0.18。实施例2淀粉纳米粒子的制备首先将900mL二甲基亚砜、80mL水、8g天然马铃薯淀粉混合，室温下500rpm搅拌10min后升温至80℃，搅拌反应1.5小时，形成澄清淀粉溶液，冷却至室温；然后向淀粉溶液中缓慢加入4.8L质量浓度为99.5％的乙醇溶液，不断搅拌得到纳米淀粉悬浊液；将所述悬浊液进行超声处理50min，对其离心分离并用乙醇洗涤4次，92℃干燥45h，得到纳米淀粉。采用动态光散射纳米淀粉的形态进行表征，结果如下：粒径80±10nm，多分散系数0.17。实施例3橡胶组合物的制备首先将乙烯-醋酸乙烯酯橡胶90克和环氧化乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(环氧基团0.5wt％)10克在密炼机中塑炼5分钟，塑炼温度为80℃，得到塑炼胶；然后依次加入淀粉纳米粒子8克、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.15克、三烯丙基氰尿酸酯0.5克、2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物1.5克、过氧化二异丙苯3.0克，在80℃下继续混炼10分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶组合物，其特征在于，以重量份计，包括普通橡胶100份、环氧化橡胶5～100份、活性填料5～60份、氨基化合物0.05～5份、交联剂0.5～5份和橡胶助剂3～25份；所述氨基化合物的结构通式为：R0CH(R1)‑R2，其中，R0为碳原子数为1～6的硅氧基和羧基中的一种，R1为氢原子、一个或多个氢原子被‑NH2取代的烃基和一个或多个氢原子被‑NH2取代的杂链基中的一种；R2为一个或多个氢原子被‑NH2取代的烃基和一个或多个氢原子被‑NH2取代的杂链基中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶组合物，其特征在于，以重量份计，包括普通橡胶100份、环氧化橡胶5～100
份、活性填料5～60份、氨基化合物0.05～5份、交联剂0.5～5份和橡胶助剂3～25份；
所述氨基化合物的结构通式为：R0CH(R1)-R2，其中，
R0为碳原子数为1～6的硅氧基和羧基中的一种，
R1为氢原子、一个或多个氢原子被-NH2取代的烃基和一个或多个氢原子被-NH2取代的
杂链基中的一种；
R2为一个或多个氢原子被-NH2取代的烃基和一个或多个氢原子被-NH2取代的杂链基中
的一种。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述普通橡胶为天然橡胶、丁苯橡
胶、乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和丁腈橡胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述环氧化橡胶为环氧化天然橡
胶、环氧化丁苯橡胶、环氧化乙丙橡胶、环氧化乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中的至少一种，其中环
氧基团的质量百分含量为0.02～40％。
4.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述活性填料为表面带有羟基的淀
粉、纤维素、壳聚糖、甲壳素、二氧化硅和粘土中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的橡胶组合物，其特征在于，所述活性填料为淀粉纳米粒子，其
中淀粉纳米粒子的粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丕明，赵喜元，冯永奇，东为富，陈明清，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32