碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶及其制备方法技术

本申请公开了一种碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶，包含以下的原材料：氯丁橡胶100重量份；填料5～8重量份；炭黑12～15重量份；硫磺15～18重量份；碳纳米管10～15重量份；增塑剂4～8重量份；活性剂10～14重量份；硫化剂5～7重量份；羧基化咪唑离子液体8～12重量份；防老剂1～5重量份。本申请还公开了一种碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶的制备方法。本发明专利技术的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶力学性能优异、填料分散良好、具有高介电常数。

High performance chloroprene rubber modified by carbon nanotube and preparation method thereof

The invention discloses a carbon nanotube modified high performance chloroprene rubber, including raw materials of the following: 100 parts by weight of chloroprene rubber filler; 5 to 8 parts by weight of carbon black; 12 to 15 parts by weight of sulfur; 15 to 18 parts by weight of carbon nanotubes; 10 to 15 parts by weight of plasticizer 4 ~; 8 weight portions; active agent 10 to 14 parts by weight; curing agent 5 to 7 parts by weight of carboxylated imidazole ionic liquid; 8 to 12 parts by weight of 1 to 5 parts by weight of antioxidant. The present invention also discloses a method for preparing high-performance chloroprene rubber modified by carbon nanotubes. The carbon nanotube modified high-performance chloroprene rubber has excellent mechanical performance, good filler dispersion and high dielectric constant.

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶及其制备方法
本申请涉及氯丁橡胶组合物的制备加工领域，特别是涉及一种碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶及其制备方法。
技术介绍
氯丁橡胶又名氯丁二烯橡胶，是由氯丁二烯单体经自由基乳液聚合制得的合成橡胶。氯丁橡胶具有较高的力学性能、优异的耐油、耐热、耐臭氧以及耐化学腐蚀性能。氯丁橡胶的主要制品有胶黏剂、电线电缆胶层、密封件、运输带、耐油及化学腐蚀胶管、胶板、胶辊以及其他汽车配件。通过向氯丁橡胶中加入多壁和单壁的碳纳米管可以制备成不同的氯丁橡胶/碳纳米管复合材料，碳纳米管本身的高模量、高强度以及高伸缩性可以大幅度提高氯丁橡胶的力学性能，可以赋予氯丁橡胶更好的导电、介电性能和导热性能。但当碳纳米管用量较大时，其在橡胶中容易发生明显的团聚和缠绕，这对碳纳米管提升复合材料性能的效果很不利，因此解决碳纳米管分散问题一直是橡胶/碳纳米管复合材料的研究和实现真正工业化应用的重点方向。目前而言，解决碳纳米管团聚问题的方法主要有溶液混合、超声分散、熔融共混、微型乳液聚合、管壁表面氧化或官能化以及使用分散剂等方法。离子液体是近年来逐渐兴起的碳纳米管分散剂，采用离子液体对碳纳米管进行非共价键改性不会对碳纳米管的结构产生破坏，可以完美地保持其电学性能和导热性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶及其制备方法，以克服现有技术中的不足。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本申请实施例公开一种碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶，包含以下的原材料：氯丁橡胶100重量份；填料5～8重量份；炭黑12～15重量份；硫磺15～18重量份；碳纳米管10～15重量份；增塑剂4～8重量份；活性剂10～14重量份；硫化剂5～7重量份；羧基化咪唑离子液体8～12重量份；防老剂1～5重量份。优选的，在上述的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶中，所述的碳纳米管是改性的多壁碳纳米管，改性基团为羧基。优选的，在上述的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶中，羧基化的所述多壁碳纳米管的直径为25～30nm，长度为20～30μm，羧基含量为1.4％～1.7％。优选的，在上述的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶中，所述的羧基化咪唑离子液体为1-羧乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚铵盐。优选的，在上述的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶中，所述防老剂为硫化二丙酸酯。优选的，在上述的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶中，所述填料包括碳酸钙。优选的，在上述的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶中，所述增塑剂选自芳烃油、环烷油、石蜡油、松香、帖烯、碳五或碳九。相应的，本申请还公开了一种碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶的制备方法，包括步骤：(1)、母炼：母炼是在密炼机中进行的，起始温度为50℃，转速为60转/min，压力为7bar，加料顺序为：氯丁橡胶在初始加入，20s后加入填料、炭黑、硫磺、碳纳米管、防老剂、羧基化咪唑离子液体、活性剂和增塑剂，最后在120℃时排胶；(2)、终炼：终炼是在密炼机中进行，加料顺序：在开始先母胶，20s后加入硫化剂，110℃时排胶。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶力学性能优异、填料分散良好、具有高介电常数。具体实施方式下面结合具体的实施例进一步阐述本专利技术。下列实施例仅用于解释和说明本专利技术，而不构成对本专利技术范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。橡胶组合物的制备：通过混炼的方法来制备具有以下组成的橡胶组合物，所述混炼包括：①母炼：母炼是在密炼机中进行的，起始温度为50℃，转速为60转/min，压力为7bar，加料顺序为：氯丁橡胶在初始加入，20s后加入填料、炭黑、硫磺、碳纳米管、防老剂、羧基化咪唑离子液体、活性剂和增塑剂，最后在120℃时排胶。②终炼：终炼是在密炼机中进行，加料顺序：在开始先母胶，20s后加入硫化剂，110℃时排胶。设备：X(S)M-1.6×(0～180)型密炼机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司；XK-200型开炼机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司；XLB-400型平板硫化机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司；MV3000门尼粘度仪，德国Montech；D-MDR3000流变仪，德国Montech；Z010万能拉伸试验机，德国Zwick；ShoreA硬度仪，德国Zwick。测试标准及仪器：(i)邵氏A硬度：ASTMD2240-2010；采用德国Zwick公司的Z3130硬度计；硬度指数＝实施例硬度/对比例硬度×100(ii)拉伸强度指数：ASTMD412-2006，样品是哑铃型的，测试速度为500mm/min，测试环境温度是23±2℃；采用德国ZwickZ010拉力试验机。拉伸强度指数＝实施例的拉伸强度/对比例的拉伸强度×100(iii)抗撕裂指数：ASTMD624-2007，采用直角形试样，测试速度为500mm/min，测试环境温度为23±2℃；采用德国ZwickZ010拉力试验机。抗撕裂指数＝实施例的撕裂强度/对比例的撕裂强度×100(iv)刚度：使用DMA(动态机械分析仪)测试，温度为40℃，频率为10Hz，动态形变为1-50％，测试模式为平面剪切模式，取Tanδ最大值；采用Metravib的DMA+1000进行测试。刚度指数＝实施例刚度/对比例刚度×100(v)导热系数：ASTME1530-06导热系数指数＝实施例导热系数/对比例导热系数×100参表1，添加了不同用量的原料，考察不同用量碳纳米管及其他原料对氯丁橡胶各项性能的影响，如刚度、硬度、拉伸强度、撕裂强度和导热等。表1由上表可知，随着碳纳米管的加入，硫化胶的刚度逐渐增加，可以明显提高产品在应用过程的挺行和刚性。碳纳米管是一种高导热的填料，随着其加入，导热系数会有明显的提升，有助于热量的导出，延长使用寿命。相对未添加羧基化咪唑离子液体的实施例，同时添加碳纳米管和羧基化咪唑离子液体可以显著地进一步地提高胶体的性能。最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶，其特征在于，包含以下的原材料：氯丁橡胶100重量份；填料5～8重量份；炭黑12～15重量份；硫磺15～18重量份；碳纳米管10～15重量份；增塑剂4～8重量份；活性剂10～14重量份；硫化剂5～7重量份；羧基化咪唑离子液体8～12重量份；防老剂1～5重量份。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶，其特征在于，包含以下的原材料：氯丁橡胶100重量份；填料5～8重量份；炭黑12～15重量份；硫磺15～18重量份；碳纳米管10～15重量份；增塑剂4～8重量份；活性剂10～14重量份；硫化剂5～7重量份；羧基化咪唑离子液体8～12重量份；防老剂1～5重量份。2.根据权利要求1所述的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶，其特征在于：所述的碳纳米管是改性的多壁碳纳米管，改性基团为羧基。3.根据权利要求2所述的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶，其特征在于：羧基化的所述多壁碳纳米管的直径为25～30nm，长度为20～30μm，羧基含量为1.4％～1.7％。4.根据权利要求1所述的碳纳米管改性的高性能氯丁橡胶，其特征在于：所述的羧基化咪唑离子液体为1-羧乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚铵盐。...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭继光，耿昊，於玉华，
申请(专利权)人：张家港大塚化学有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32