一种乳聚丁苯橡胶/SiO制造技术

本发明专利技术涉及一种乳聚丁苯橡胶复合材料及其制备方法，属于橡胶材料技术领域。本发明专利技术提供一种乳聚丁苯橡胶/SiO

A kind of emulsion polymerized styrene butadiene rubber / SiO

【技术实现步骤摘要】
一种乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种乳聚丁苯橡胶复合材料及其制备方法，属于橡胶材料

技术介绍
以丁二烯与苯乙烯为单体，经共聚反应制备的丁苯橡胶(SBR)高分子链中既有刚性的苯环结构，也有柔性的分子链段，具有优异的耐磨性、耐热性和耐老化性能，是用途最为广泛的共聚物橡胶。SBR广泛应用于轮胎、胶管、胶带、胶鞋、减震制品等领域。按照聚合方式，SBR分为：以丁基锂为催化剂，在非极性溶剂中合成的溶聚丁苯橡胶(SSBR)，以及以在低温下进行自由基乳液聚合而得到的乳聚丁苯橡胶(ESBR)两大类。根据丁苯橡胶的生产能力现状分析，溶聚丁苯橡胶的生产能力仅为丁苯橡胶生产能力的17％左右，乳聚丁苯橡胶目前仍是丁苯橡胶的主体；ESBR工艺稳定成熟、生产成本低、加工性能优异，是目前应用最为广泛的聚合物之一。乳聚丁苯橡胶广泛用于轮胎胎面、翻胎胎面、输送带、胶管、模制品和压出制品等。现有技术中关于提高乳聚丁苯橡胶的机械性能性的同时保持其具有优异的抗湿滑性能和降低滚动阻力的相关报道并不多。
技术实现思路
本专利技术提供一种乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料，所得复合材料具有优异的机械性能，同时具有良好的抗湿滑性能和较低的滚动阻力。本专利技术的技术方案：本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料(ESBR/SiO2)，所述复合材料的原料包括：乳聚丁苯橡胶100重量份，SiO230～50重量份，3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷(NXT)3～5重量份。进一步，所述复合材料的原料中，还包括抗氧剂、防老剂、促进剂和硫化剂等其他助剂。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)乳聚丁苯橡胶胶乳采用乳液法或者干法制备乳聚丁苯橡胶/SiO2复合物；所述乳液法为：先将3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷与SiO2制成SiO2浆料，SiO2浆料再加入到乳聚丁苯橡胶胶乳中破乳得到乳聚丁苯橡胶/SiO2复合物；所述干法为：将乳聚丁苯橡胶胶乳、3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷和SiO2直接破乳得到乳聚丁苯橡胶/SiO2复合物；2)步骤1)所得的复合物中加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和充油硫磺进行双辊开炼得混炼胶；3)混炼胶硫化完全得乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料。进一步，步骤1)中，将3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷与SiO2制成SiO2浆料的方法为：先将3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷加入乙醇/水共混溶液中，55～65℃(优选为60℃)下搅拌25～35min(优选为30min)；然后加入SiO2，于75～85℃(优选为80℃)反应3～5h(优选为4h)制备得到SiO2浆料；其中，3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷与SiO2的质量比为1：17～1：6，SiO2浆料的固含量为30～50％。进一步，步骤1)中，3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷与二氧化硅的质量比为1：10。进一步，步骤1)中，SiO2浆料的固含量为40％。进一步，步骤1)中，SiO2浆料加入到乳聚丁苯橡胶胶乳中破乳得到乳聚丁苯橡胶/SiO2复合物的方法为：将SiO2浆料加入到乳聚丁苯橡胶胶乳中，在150～250r/min(优选为200r/min)转速下搅拌1～3h；然后加入质量分数为1～3％的CaCl2溶液或NaCl溶液溶液进行破乳，破乳后所得产物于55～65℃(优选为60℃)下干燥40～50h得生胶；其中，SiO2浆料中SiO2与胶乳中乳聚丁苯橡胶的质量比为：乳聚丁苯橡胶100重量份，SiO230～50重量份。进一步，步骤2)中，制备混炼胶的方法为：在乳聚丁苯橡胶/SiO2复合物中加入氧化锌和硬脂酸预混1～3min，然后进行双辊开炼，双辊的辊温为60±5℃，辊距为1～2mm(优选为1.5mm)，然后，扩大辊距至2mm，依次加入防老剂、促进剂和充油硫磺，再调整辊距为1mm，左右2/3处割胶，持续混炼4～8min；最后，调整辊距至0.5mm，打三角包和薄通各5～6次，扩大辊距混炼胶下片，备用。进一步，步骤2)中，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉或N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-1,4-苯二胺，所述促进剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺或二苯胍。进一步，步骤3)中，混炼胶放置24h以后进行硫化，硫化压力为10.0±1.0MPa，硫化温度为155～165℃(优选为160℃)。本专利技术的有益效果：本专利技术在乳聚丁苯橡胶中加入适量的白炭黑和特定的硅烷偶联剂3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷(NXT)，从而改善了乳聚丁苯橡胶的抗湿滑性，降低了其滚动阻力，同时提高复合材料的机械性能。附图说明：图1为各实施例乳液法制备ESBR/SiO2复合材料的流程图。图2a-d为各实施例和对比例所得复合材料的拉伸强度和断裂伸长率的结果图。图3为实施例和对比例所得复合材料的微观形貌图。具体实施方式抗湿滑性能是指湿滑路面与滚动轮胎表面的摩擦阻力，在湿滑路面上摩擦阻力越大，抗湿滑性能越好；可用0℃的tanδ值表征抗湿滑性能，0℃时较大的tanδ值表示抗湿滑性能越好。滚动阻力又被称为滚动损失，是指轮胎行驶单位距离时沿路面滚动而损失的各项能量总和。由于轮胎在滚动过程中，胶料的滞后损失引起滚动损失，因此可以用损耗因子(tanδ值)来表征胎面胶滚动过程中的滞后损失；目前用60℃时材料的tanδ值表示滚动阻力，tanδ值越小，滚动阻力越小。下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本专利技术限制在所述的实例范围之中。本专利技术实施所用的原料为：乳聚丁苯(ESBR)，牌号：1500E，兰州石化公司；沉淀法白炭黑(SiO2)，牌号：UltrasilVN3，比表面积约为160m2/g，德国德固萨公司福建南平工厂；硅烷偶联剂，牌号：TESPT，南京曙光化工公司；硅烷偶联剂，牌号：NXT，美国康普顿公司。实验中所用甲苯、氧化锌、硬脂酸、防老剂(RD)、促进剂(CZ)、硫磺，均为分析纯，成都长联化学试剂公司。乙醇，分析纯，成都长联化工试剂有限公司；氯化钠(NaCl)、无水氯化钙(CaCl2)均为分析纯，成都科龙化工试剂有限公司。去离子水，实验室自制。实施例及对比例制备白炭黑(SiO2)浆料：首先量取1.0g的NXT(或TESPT)加入到100ml的乙醇/水共混溶液中，60℃油浴加热水解搅拌30min；然后将10.0g二氧化硅加入到上述水解溶液中，控制80℃反应4h，转速200r/min，制备得到白炭黑浆料。乳液法制备乳聚丁苯橡胶/SiO2复合物：取制备得到的白炭黑浆料，加入到476.2g胶乳(固含量为21％)中，在200r/min转速下混合搅拌1h；然后加入质量分数为1％的NaCl2溶液进行破乳，破乳后产物在60℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乳聚丁苯橡胶/SiO

【技术特征摘要】
1.一种乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料，其特征在于，所述复合材料的原料包括：乳聚丁苯橡胶100重量份，SiO230～50重量份，3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷3～5重量份。


2.根据权利要求1所述的乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料，其特征在于，所述复合材料的原料中，还包括抗氧剂、防老剂、促进剂和硫化剂。


3.权利要求1或2所述的乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)乳聚丁苯橡胶胶乳采用乳液法或者干法制备乳聚丁苯橡胶/SiO2复合物；
所述乳液法为：先将3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷与SiO2制成SiO2浆料，SiO2浆料再加入到乳聚丁苯橡胶胶乳中破乳得到乳聚丁苯橡胶/SiO2复合物；
所述干法为：将乳聚丁苯橡胶胶乳、3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷和SiO2直接破乳得到乳聚丁苯橡胶/SiO2复合物；
2)在步骤1)所得的复合物中加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和充油硫磺进行双辊开炼得混炼胶；
3)混炼胶硫化完全得乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料。


4.根据权利要求3所述的乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，将3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷与SiO2制成SiO2浆料的方法为：先将3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷加入乙醇/水共混溶液中，55～65℃下搅拌25～35min；然后加入SiO2，于75～85℃反应3～5h制备得到SiO2浆料；其中，3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷与SiO2的质量比为1：17～1：6，SiO2浆料的固含量为30～50％。


5.根据权利要求3或4所述的乳聚丁苯橡胶/SiO2复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷与二氧化硅的质量比为1：10。

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【专利技术属性】
技术研发人员：孔米秋，杨其，李怡宁，张国翔，黄舸舸，
申请(专利权)人：四川大学，贵州轮胎股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51