一种应用于硫化型轮胎橡胶复合材料的硅基氧化物改性剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及用于制造具有改进的强力、耐磨性能、滚动阻力的轮胎的硅基氧化物改性剂的制备方法，以具有很高的比表面和特殊活性的硅基氧化物为基础，经解聚媒质充分解聚、表面包覆处理，实现硅基氧化物在轮胎制造过程中橡胶基材里很好的分散。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用于硫化型轮胎橡胶复合材料的硅基氧化物改性剂的制备方法，它用于制备具有改进的强力、安全性能和滚动阻力的公路型轮胎。既然安全性、节约燃料和保护环境的需要成为优先考虑的因素，因此，需要制备具有良好机械性能和尽可能低的滞后现象的无机材料/聚合物复合材料，以便能够以橡胶复合材料的形式使用它们，所述的橡胶复合材料将能够用来制造成为胎体如底层、压延加工层或侧壁或外胎面的形成部分的各种半成品，并得到具有改良的性能、尤其是减低的滚动阻力的公路型轮胎(自行车、摩托车、客车轮胎载重车轮胎)。为了实现这个目标，提出了许多解决方法，包括使用偶合剂或星状连接剂或功能团剂在聚合接近结束时对二烯聚合物和共聚物的性质进行改性。所有这些解决方法基本上集中于使用具有作为增强填料的炭黑改性的聚合物，以便得到在改性的聚合物和炭黑之间良好的相互作用。通常，已知为了得到由填料赋与的最优增强性能，后者应该以尽可能细的分离和尽可能均匀地分布的最终形式存在于聚合物弹性基体中。现在，一方面只有到了填料在与聚合物弹性体的混合过程中具有与基体良好的混合能力并具有其自身解缠绕或解聚能力，和在弹性体中均匀分布的能力的程度才能实现这种条件。使用普通增强白色填料尤其是常态的微米级二氧化硅(团聚态硅基氧化物的性质与此相同)已证明是不合适的，因为这些组合物的这种性能水平很低，因此使用这些组合物的轮胎的这种性能也很低。由于相互间的表面能，在弹性基体中这种二氧化硅具有相互吸引的一种有害倾向。这种二氧化硅/二氧化硅互相作用具有限制增强性能至基本上很低的程度的有害结果，如果确实得到了在混合过程中能够得到的所有二氧化硅/聚合物弹性体的互相作用，这种增强性能本该是理论上可能得到的。而且，使用二氧化硅引起了操作上的困难，这是由于二氧化硅/二氧化硅互相作用，在未加工的状态下(硫化之前)它倾向于增加橡胶复合材料的稠度，并且，在任何情况下使其操作比用碳黑的操作更困难。对二氧化硅增强组合物的兴趣最近又一次在欧洲专利申请EP.A.0501227中提出，它公开了一种硫磺硫化型橡胶复合材料，它由一种共轭二烯共聚物和一种芳族乙烯基化合物的热机械加工得到，即是通过对IOO重量份弹性体中30一150重量份的特殊的沉淀二氧化硅进行溶液聚合作用来制备的。这种二氧化硅的使用可以保证减低加工含有(不管多少)作为增强填料的混合物时的难度，但是这种橡胶复合材料的加工还是要比加工碳黑更困难。而且补强效果并不令人满意。申请人发现，上述问题可能通过在二烯橡胶聚合物中使用充分解聚并经包覆处理后具有相对高的比表面和特种孔率性能的沉淀法硅基氧化物的作为改性剂来解决。必须强调的是，实践证明，这种具有高的比表面的沉淀法硅基氧化物必须通过解聚媒质解聚丙被赋予包覆处理后，才可能实现在橡胶聚合物中的所要达到的目的。2000年，著名的橡胶增强研究专家，美国Akron大学聚合物科学系教授Gary R Hamed提出“足够小尺寸的硬相可以很好地增强橡胶，即使它与橡胶间的界面粘合较差时，如石墨化的炭黑和氟化炭黑。然而，如果硬相的尺寸大于100nm，即使二者间的界面作用很强，补强作用也很差。纳米尺寸的硬相对橡胶的增强是必需的和足够的”。这一观点，在申请人2001年的实验中得到证明。本专利技术的目的是制造具有改进的强力、热老化性能的硅基氧化物/合成橡胶复合材料，进一步提高轮胎硫化胶囊的使用寿命。本专利技术的目的是为了最终制造一种硫化型硅基氧化物/橡胶复合材料，它可以制备至少一种二烯聚合物为基础的公路型轮胎，本专利技术的目的是这样实现的利用解聚媒质的极性特征将纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅材料进行解聚，实现纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅材料表面钝化处理，达到一次颗粒的还原；在含有纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅材料的解聚媒质溶液中加入硬脂酸、脂肪酸、油酸、芳烃油类包覆材料对纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅材料包覆处理。本专利技术涉及的主要原料和助剂选择如下纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅；1份解聚媒质，天津市方氏化工技术有限公司提供；约4份-5份硬脂酸、脂肪酸、油酸、芳烃油类，市场可随意购到；约0.2份-1份主要技术路线纳米硅基氧化物(SiO2_x)橡胶改性剂制备分为三个步骤，首先利用解聚媒质的极性特征将纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅材料进行解聚，实现纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅材料表面钝化处理，消除纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅材料因原子表面化产生的团聚现象，达到一次颗粒的还原；将1-3份纳米硅基氧化物(SiO2-x)10纳米二氧化硅加入10份解聚媒质溶液中(质量比)，可采用搅拌方式加快解聚过程，也可采用超声波辅助解聚过程。纳米硅基氧化物(SiO2-x)10纳米二氧化硅具有下列性质透射电子显微镜观测，硅基氧化物颗粒尺寸分布窄；BET法测试分析，硅基氧化物比表面积大(700±30/g)，也可选用比表面积较小一些的，但是，粒径要求必须在纳米尺度范围内；用Omnisorp100CX比表面和孔隙率分析仪测得硅基氧化物的表面含有许多纳米级孔(0.611ml/g)；经红外光谱分析，硅基氧化物表面存在大量的羟基和不饱和残键，并偏离了稳态的硅氧结构；经解聚媒质解聚后的硅基氧化物呈现纳米尺寸的一次颗粒状态；引起纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅表面相互聚集的氢键能极强，一般的机械力无法消除粒子彼此间的作用力。经过解聚的纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅如不进行表面处理，在解聚媒质蒸发后会形成新的团聚。因此必须对纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅进行表面包覆处理。二向含有纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅材料的解聚媒质溶液中，然后缓慢加入硬脂酸，或脂肪酸，芳烃类对纳米硅基氧化物(SiO2-x)-纳米二氧化硅材料包覆处理，搅拌、冷凝回流完全加入后，搅拌速度80-180转/分钟，可适当提高到最高500转/分钟，时间为0。5-6小时，待反应包覆完毕，停止回流，通过密闭输送管道至干燥装置，进行纳米硅基氧化物SiO2_x)-纳米二氧化硅合成合成橡胶改性剂干燥、解聚媒质气提工序。解聚媒质气体经冷凝器冷凝，回收至密闭加工系统的储料罐，直至解聚媒质完全回收。即得到极有良好分散性的纳硅基氧化物合成橡胶改性剂下面通过实施例，对本专利技术进行具体性描述。有必要在此声明实施例证只用于对本专利技术进行进一步说明，。与本专利技术要求保护范围无关，不能理解为对本专利技术的限制。因为，此领域的技术熟练人士可以根据上述专利技术的权力要求作出非本质的改进和调整。实施例1通过密闭加工系统的原料输送装置将解聚媒质200公斤、硅基氧化物50公斤、包覆材料(硬脂酸)10公斤按加工顺序先后加入反应釜中。解聚完成后，形成纳米硅基氧化物(SiO2-x)纳米二氧化硅解聚溶液，加入包覆材料脂肪酸，加入的同时连续不断的搅拌，加工温度温度控制在摄氏110度以内，搅拌速度80-180转/分钟，冷凝回流。包覆材料完全加入后，可适当提高到最高500转/分钟，加工温度升至摄氏110度，加工时间为0.5-6小时，包覆过程后，通过密闭输送管道排放至干燥装置，进行纳米硅基氧化物(SiO2_x本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于硫化型轮胎橡胶复合材料的硅基氧化物改性剂的制备方法。它以硅基氧化物为基础，其特征在于：　　　　作为改性材料具有下列性质的：　　　　透射电子显微镜观测，硅基氧化物颗粒尺寸分布窄。　　　　ＢＥＴ法测试分析，硅基氧化物比表面积大（７００±３０／ｇ），也可选用比表面积较小一些的，但是，粒径要求必须在纳米尺度范围内。　　　　用Ｏｍｎｉｓｏｒｐ１００ＣＸ比表面和孔隙率分析仪测得硅基氧化物的表面含有许多纳米级孔（０．６１１ｍｌ／ｇ）。　　　　经红外光谱分析，硅基氧化物表面存在大量的羟基和不饱和残键，并偏离了稳态的硅氧结构。　　　　经解聚媒质解聚后的硅基氧化物呈现纳米尺寸的一次颗粒状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方自强，方钧，
申请(专利权)人：天津开发区元光纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]