一种天然橡胶-白炭黑复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种天然橡胶‑白炭黑复合材料及其制备方法和应用，属于橡胶材料技术领域。本发明专利技术提供的天然橡胶‑白炭黑复合材料，按质量份数计，包括以下制备原料：干胶计天然橡胶胶乳100份；醛类化合物1～6份；白炭黑5～60份；蓖麻油0.2～3份；硫化加工助剂0.2～12份。本发明专利技术利用醛类化合物与天然橡胶胶乳中的蛋白质发生美拉德化学反应，主要是醛类化合物的醛基与天然橡胶胶乳中蛋白的胺基发生化学反应，降低天然橡胶胶乳中的蛋白质对白炭黑‑天然橡胶之间以及白炭黑‑白炭黑之间相互作用的干扰，从而提高白炭黑在天然橡胶乳胶中的分散性，最终得到具有较好力学性能和较低生热性能的天然橡胶‑白炭黑复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种天然橡胶-白炭黑复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及橡胶材料
，具体涉及一种天然橡胶-白炭黑复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
白炭黑表面存在大量的羟基和不饱和键，易产生团聚现象，不易于在橡胶基体中分散，从而对橡胶材料的性能产生不良影响。现有技术中有采用巯基乙酸稀土盐、偶联剂或环氧化天然橡胶改性白炭黑的报道，但是，上述改性方法存在诸多缺点，比如，所得复合材料的力学性能偏低、生热性能偏高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种天然橡胶-白炭黑复合材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的天然橡胶-白炭黑复合材料具有较好的力学性能，且生热性能偏低。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：一种天然橡胶-白炭黑复合材料，按质量份数计，包括以下制备原料：干胶计天然橡胶胶乳100份；醛类化合物1～6份；白炭黑5～60份；蓖麻油0.2～3份；硫化加工助剂0.2～12份。优选地，所述天然橡胶胶乳的固含量为15～30％。优选地，所述醛类化合物包括丙醛、乙醛和戊二醛中的至少一种。优选地，所述硫化加工助剂包括硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、氧化锌和硬脂酸。优选地，所述硫化加工助剂中硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、氧化锌和硬脂酸的质量比为1～3:0.5～2:3～5:1～3。本专利技术提供了上述技术方案所述天然橡胶-白炭黑复合材料的制备方法，包括以下步骤：将天然橡胶胶乳、醛类化合物与水混合后进行改性处理，得到改性天然橡胶胶乳；将所述改性天然橡胶胶乳、蓖麻油、白炭黑和水混合后依次进行凝固处理和干燥，得到干胶状态复合材料前驱体；将所述干胶状态复合材料前驱体与硫化加工助剂混炼后进行硫化，得到天然橡胶-白炭黑复合材料。优选地，所述改性处理的温度为室温，时间为1～2h。优选地，所述凝固处理的方式为乙酸凝固、甲酸凝固、蒸汽凝固或氯化钙凝固。优选地，所述干燥的温度为50～100℃，干燥的时间为20～48h。本专利技术提供了上述技术方案所述天然橡胶-白炭黑复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的天然橡胶-白炭黑复合材料在轮胎、医用胶乳制品或鞋底中的应用。本专利技术提供了一种天然橡胶-白炭黑复合材料，按质量份数计，包括以下制备原料：干胶计天然橡胶胶乳100份；醛类化合物1～6份；白炭黑5～60份；蓖麻油0.2～3份；硫化加工助剂0.2～12份。本专利技术利用醛类化合物与天然橡胶胶乳中的蛋白质发生美拉德化学反应，主要是醛类化合物的醛基与天然橡胶胶乳中蛋白质的胺基发生化学反应，降低天然橡胶胶乳中的蛋白质对白炭黑-天然橡胶之间以及白炭黑-白炭黑之间相互作用的干扰，从而提高白炭黑在天然橡胶乳胶中的分散性，最终得到具有较好力学性能和较低生热性能的天然橡胶-白炭黑复合材料。本专利技术提供了所述天然橡胶-白炭黑复合材料的制备方法，将天然橡胶胶乳、醛类化合物与水混合后进行改性处理，得到改性天然橡胶胶乳；将所述改性天然橡胶胶乳、蓖麻油、白炭黑和水混合后依次进行凝固处理和干燥，得到干胶状态复合材料前驱体；将所述干胶状态复合材料前驱体与硫化加工助剂混炼后进行硫化，得到天然橡胶-白炭黑复合材料。本专利技术中经醛类化合物改性处理得到的改性天然橡胶胶乳与白炭黑是在液态条件下混合，能够充分保证各组分中基团相互作用，同时在蓖麻油作用下，使白炭黑均匀分散在天然橡胶胶乳中，三者的混合物料经凝固处理和干燥制备成干胶状态复合材料前驱体，然后再与硫化加工助剂混炼、硫化，最终所得天然橡胶-白炭黑复合材料中白炭黑分散均匀，有利于提高天然橡胶-白炭黑复合材料的力学性能，降低生热性能。与采用天然橡胶作为基体材料、将白炭黑与戊二醇处理的天然橡胶通过机械混炼方式混合的现有技术相比，本专利技术提供的方法更容易实现白炭黑在天然橡胶-白炭黑复合材料中均匀分散，提高天然橡胶-白炭黑复合材料的性能。此外，本专利技术提供的方法操作简单、生产成本低，易于规模化生产。具体实施方式本专利技术提供了一种天然橡胶-白炭黑复合材料，按质量份数计，包括以下制备原料：干胶计天然橡胶胶乳100份；醛类化合物1～6份；白炭黑5～60份；蓖麻油0.2～3份；硫化加工助剂0.2～12份。本专利技术对所述天然橡胶-白炭黑复合材料的制备原料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。按质量份数计，本专利技术提供的天然橡胶-白炭黑复合材料的制备原料包括干胶计天然橡胶胶乳100份。在本专利技术中，所述天然橡胶胶乳的固含量优选为15～30％。本专利技术采用天然橡胶胶乳作为基体材料，与天然橡胶相比，更容易实现与白炭黑均匀混合。以所述干胶计天然橡胶胶乳的质量份数为基准，本专利技术提供的天然橡胶-白炭黑复合材料的制备原料包括白炭黑5～60份，优选为20～50份，进一步优选为30～40份。本专利技术对所述白炭黑没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。以所述干胶计天然橡胶胶乳的质量份数为基准，本专利技术提供的天然橡胶-白炭黑复合材料的制备原料包括蓖麻油0.2～3份，优选为1～2.5份，进一步优选为1.5～2份。在本专利技术中，所述蓖麻油的作用是增塑剂，可以降低白炭黑-天然橡胶复合材料的粘度，提高复合材料的加工性能。以所述干胶计天然橡胶胶乳的质量份数为基准，本专利技术提供的天然橡胶-白炭黑复合材料的制备原料包括醛类化合物1～6份，优选为2～5份，进一步优选为3～4份。在本专利技术中，所述醛类化合物优选为丙醛、乙醛或戊二醛。在本专利技术中，所述醛类化合物的醛基与天然橡胶胶乳中蛋白质的胺基发生化学反应，能够降低天然橡胶胶乳中蛋白质对白炭黑-天然橡胶胶乳之间以及白炭黑-白炭黑之间相互作用的干扰，从而提高白炭黑在天然橡胶乳胶中的分散性，最终得到具有较好力学性能和较低生热性能的天然橡胶-白炭黑复合材料。以所述干胶计天然橡胶胶乳的质量份数为基准，本专利技术提供的天然橡胶-白炭黑复合材料的制备原料包括硫化加工助剂0.2～12份，优选为1～10份，更优选为5～7份。在本专利技术中，所述硫化加工助剂优选包括硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NS)、氧化锌和硬脂酸；所述硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、氧化锌和硬脂酸的质量比优选为1～3:0.5～2:3～5:1～3，更优选为1.5～2.5:0.7～1.5:4～4.5:1.5～2。本专利技术提供了上述技术方案所述天然橡胶-白炭黑复合材料的制备方法，包括以下步骤：将天然橡胶胶乳、醛类化合物与水混合后进行改性处理，得到改性天然橡胶胶乳；将所述改性天然橡胶胶乳、蓖麻油、白炭黑和水混合后依次进行凝固处理和干燥，得到干胶状态复合材料前驱体；将所述干胶状态复合材料前驱体与硫化加工助剂混炼后进行硫化，得到天然橡胶-白炭黑复合材料。本专利技术将天然橡胶胶乳、醛类化合物与水混合后进行改性处理，得到改性天然橡胶胶乳。本专利技术中所述天然橡胶胶乳、醛类化合物与水混合的方式优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然橡胶-白炭黑复合材料，其特征在于，按质量份数计，包括以下制备原料：/n干胶计天然橡胶胶乳100份；/n醛类化合物1～6份；/n白炭黑5～60份；/n蓖麻油0.2～3份；/n硫化加工助剂0.2～12份。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然橡胶-白炭黑复合材料，其特征在于，按质量份数计，包括以下制备原料：
干胶计天然橡胶胶乳100份；
醛类化合物1～6份；
白炭黑5～60份；
蓖麻油0.2～3份；
硫化加工助剂0.2～12份。


2.根据权利要求1所述的天然橡胶-白炭黑复合材料，其特征在于，所述天然橡胶胶乳的固含量为15～30％。


3.根据权利要求1所述的天然橡胶-白炭黑复合材料，其特征在于，所述醛类化合物包括丙醛、乙醛和戊二醛中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的天然橡胶-白炭黑复合材料，其特征在于，所述硫化加工助剂包括硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、氧化锌和硬脂酸。


5.根据权利要求4所述的天然橡胶-白炭黑复合材料，其特征在于，所述硫化加工助剂中硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、氧化锌和硬脂酸的质量比为1～3:0.5～2:3～5:1～3。


6.权利要求1～5任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昌金，廖双泉，彭政，韦燕婵，张会丰，
申请(专利权)人：海南大学，中国热带农业科学院农产品加工研究所，
类型：发明
国别省市：海南;46