本发明专利技术提供了一种双相填料，该双相填料为SiO2接枝螺旋纳米碳纤维形成的双相填料。在本发明专利技术中，二氧化硅颗粒接枝在螺旋纳米碳纤维表面，双相炭黑的生成改善了螺旋纳米碳纤维的拉伸性能。同时，比较未改性前的螺旋纳米碳纤维和双相炭黑，其结合胶的产量有所提高。由实施例的实验结果可知，本申请提供的双相填料的抗拉强度最高能够达到2.25MPa，屈服强度最高能够达到2.2MPa。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及橡胶填料
，特别涉及一种SiO2/螺旋纳米碳纤维双相填料的制备及其在橡胶补强中的应用。
技术介绍
随着社会经济的发展，汽车行业的进步，以及公路交通的不断改进，对轮胎高速性、抗疲劳性、提高燃油经济性、安全性和环保性等方面的要求愈来愈迫切。欧盟轮胎标签法也迫使科研人员研究出性能更好的轮胎。目前，国内外对轮胎高性能研究的重点之一是降低轮胎用胎面胶的滚动阻力、提高抗湿滑性以及保持耐磨性这三大性能的综合平衡。由于绿色轮胎兼有良好的耐磨性、抗湿滑性能和低滚动阻力，同时能实现轮胎的长寿命、低能耗和安全性，汽车工业中的“绿色轮胎”的开发已成为当今世界发展的主要方向。螺旋纳米碳纤维作为一种具有特殊结构的纳米材料，在具备碳纳米纤维和碳纳米管优异性能的同时，也具有其螺线状结构带来的优势。尽管螺旋纳米碳纤维是一个具有发展潜力的新型填料，但其作为填料的补强效应仍然有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双相填料及其制备方法和应用，本专利技术提供的双相填料具有更优异的补强效果。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种双相填料的制备方法，包括如下步骤：(1)对螺旋纳米碳纤维进行酸化，得到羟基化螺旋纳米碳纤维；(2)将所述羟基化螺旋纳米碳纤维与聚丙烯酸、二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶和有机溶剂混合进行接枝反应，得到聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维；(3)将所述聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维与二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶、有机溶剂和硅烷偶联剂混合进行硅烷化反应，得到硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维；(4)将所述硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维与硅酸四乙酯、氨水和有机溶剂混合进行水解接枝反应，得到SiO2-螺旋纳米碳纤维双相填料。优选的，所述酸化使用的酸化剂包括浓硫酸和浓硝酸；所述浓硫酸和浓硝酸的体积比为1:(1～5)。优选的，所述酸化的温度为85～95℃；所述酸化的时间为1～3小时。优选的，所述步骤(2)中有机溶剂为强极性易挥发有机溶剂；所述步骤(3)中有机溶剂为强极性易挥发有机溶剂；所述步骤(4)中有机溶剂为易挥发有机溶剂。优选的，所述步骤(2)中羟基化螺旋纳米碳纤维与聚丙烯酸、二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶的质量比为0.1:(0.1～0.3):(0.1～0.3):(0.01～0.03)；所述步骤(2)中羟基化螺旋纳米碳纤维的质量与有机溶剂的体积比为0.1g:(40～60)mL。优选的，所述步骤(3)中聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维与二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶的质量比为0.1:(0.05～0.3):(0.005～0.03)；所述步骤(3)中接枝螺旋纳米碳纤维的质量与有机溶剂的体积比为0.1g:(70～90)mL；所述步骤(3)中聚丙烯酸有机溶剂和硅烷偶联剂的体积比为(70～90):5。优选的，所述步骤(4)中硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维与硅酸四乙酯的质量比为0.1:(0.25～1.5)；所述步骤(4)中氨水和有机溶剂的体积比为1:(60～80)；所述步骤(4)中硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维的质量和有机溶剂的体积比为0.1g:(60～80)mL。本专利技术提供了一种上述的制备方法得到的双相填料，该双相填料为SiO2-螺旋纳米碳纤维双相填料，SiO2接枝在螺旋纳米碳纤维表面。本专利技术还提供了一种上述的双相填料作为橡胶补强剂的应用。本专利技术提供了一种双相填料，该双相填料为SiO2接枝螺旋纳米碳纤维形成的双相填料。在本专利技术中，二氧化硅颗粒接枝在螺旋纳米碳纤维表面，双相炭黑的生成改善了螺旋纳米碳纤维的拉伸性能。同时，比较未改性前的螺旋纳米碳纤维和双相炭黑，其结合胶的产量有所提高。由实施例的实验结果可知，本申请提供的双相填料的抗拉强度最高能够达到2.25MPa，屈服强度最高能够达到2.2MPa。附图说明图1为本专利技术实施例1得到的SiO2-HCNF的1000KSEM扫描图；图2为本专利技术实施例1得到的SiO2-HCNF的500KSEM扫描图；图3为本专利技术实施例1得到的HO-HCNF、PAA-G-HCNF、KH550-HCNF和SiO2-HCNF的傅里叶红外光谱图；图4为本专利技术实施例1～4得到的SiO2-HCNF制备的结合胶的机械性能；图5为不同填料制备的结合胶的抗拉强度比较图；图6为不同填料制备的结合胶的结合胶含量比较图。具体实施方式本专利技术提供了本专利技术提供了一种双相填料的制备方法，包括如下步骤：(1)对螺旋纳米碳纤维进行酸化，得到羟基化螺旋纳米碳纤维；(2)将所述羟基化螺旋纳米碳纤维与聚丙烯酸、二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶和有机溶剂混合进行接枝反应，得到聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维；(3)将所述聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维与二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶、有机溶剂和硅烷偶联剂混合进行硅烷化反应，得到硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维；(4)将所述硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维与硅酸四乙酯、氨水和有机溶剂混合进行水解接枝反应，得到SiO2-螺旋纳米碳纤维双相填料。本专利技术对螺旋纳米碳纤维进行酸化，得到羟基化螺旋纳米碳纤维(HO-HCNF)。本专利技术对所述螺旋纳米碳纤维(HCNF)的来源没有特殊的要求，采用本领域技术人员所熟知的螺旋纳米碳纤维的市售商品即可。在本专利技术中，所述螺旋纳米碳纤维的直径优选为50～150nm，更优选为70～130nm，最优选为90～110nm。本专利技术使用酸化剂对螺旋纳米碳纤维进行酸化，所述酸化剂优选包括浓硫酸和浓硝酸；所述浓硫酸和浓硝酸的体积比优选为1:(1～5)，更优选为1:(2～4)，最优选为1:3。本专利技术对所述浓硫酸和浓硝酸的具体浓度没有特定的要求，采用本领域技术人员所熟知浓度的浓硫酸和浓硝酸即可。在本专利技术中，所述酸化的温度优选为85～95℃，更优选为88～93℃，最优选为90～91℃；所述酸化的时间优选为1～3小时，具体的可以为1小时、2小时或3小时。得到所述羟基化螺旋纳米碳纤维后，本专利技术将所述羟基化螺旋纳米碳纤维与聚丙烯酸(PAA)、二环己基碳二亚胺(DCC)、二甲氨基吡啶(DMAP)和有机溶剂混合进行接枝反应，得到聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维(PAA-G-HCNF)。在本专利技术中，所述有机溶剂优选为强极性易挥发有机溶剂，更优选为四氢呋喃、丙酮、异丙醇或正丁醇。本专利技术优选先将羟基化螺旋纳米碳纤维与聚丙烯酸、二环己基碳二亚胺和二甲氨基吡啶混合后再溶于有机溶剂中。本专利技术优选对羟基化螺旋纳米碳纤维与聚丙烯酸、二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶和有机溶剂的混合物进行超声震荡，使得混合的更均匀；所述超声震荡的频率优选为20～30KHZ，更优选为22～28KHZ，最优选为24～26KHZ；所述超声震荡的时间优选为25～35min，更优选为27～33min，最优选为29～31min。在本专利技术中，所述步骤(2)中羟基化螺旋纳米碳纤维与聚丙烯酸、二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶的质量比优选为0.1:(0.1～0.3):(0.1～0.3):(0.01～0.03)，更优选为0.1:(0.15～0.25):(0.15～0.25):(0.015～0.025)，最优选为0.1:0.2:0.2:0.02。在本专利技术中，所述步骤(2)中羟基化螺旋纳米碳纤维的质量与有机溶剂的体积比优选为0.1g:(40～60)mL，更优选为0.1g:45～55mL，最优选为0.1g:50本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SiO2‑螺旋纳米碳纤维双相填料的制备方法，包括如下步骤：(1)对螺旋纳米碳纤维进行酸化，得到羟基化螺旋纳米碳纤维；(2)将所述羟基化螺旋纳米碳纤维与聚丙烯酸、二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶和有机溶剂混合进行接枝反应，得到聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维；(3)将所述聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维与二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶、有机溶剂和硅烷偶联剂混合进行硅烷化反应，得到硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维；(4)将所述硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维与硅酸四乙酯、氨水和有机溶剂混合进行水解接枝反应，得到SiO2‑螺旋纳米碳纤维双相填料。
【技术特征摘要】
2016.11.26 CN 20161105632801.一种SiO2-螺旋纳米碳纤维双相填料的制备方法，包括如下步骤：(1)对螺旋纳米碳纤维进行酸化，得到羟基化螺旋纳米碳纤维；(2)将所述羟基化螺旋纳米碳纤维与聚丙烯酸、二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶和有机溶剂混合进行接枝反应，得到聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维；(3)将所述聚丙烯酸接枝螺旋纳米碳纤维与二环己基碳二亚胺、二甲氨基吡啶、有机溶剂和硅烷偶联剂混合进行硅烷化反应，得到硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维；(4)将所述硅氧烷接枝螺旋纳米碳纤维与硅酸四乙酯、氨水和有机溶剂混合进行水解接枝反应，得到SiO2-螺旋纳米碳纤维双相填料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸化使用的酸化剂包括浓硫酸和浓硝酸；所述浓硫酸和浓硝酸的体积比为1:(1～5)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述酸化的温度为85～95℃；所述酸化的时间为1～3小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中有机溶剂为强极性易挥发有机溶剂；所述步骤(3)中有机溶剂为强极性易挥发有机溶剂；所述步骤(4)中有机溶剂为易挥发有机溶剂。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建，金永中，龚勇，任娇，代祖洋，辜其隆，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。