一种橡胶-改性淀粉复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于橡胶技术领域，具体涉及一种天然橡胶‑改性淀粉复合材料及其制备方法。本发明专利技术提供了一种天然橡胶‑改性淀粉复合材料，包括如下质量份数的制备原料：天然橡胶100份；淀粉1～50份；环氧化天然橡胶0.1～10份；硫化加工助剂0.2～12份；所述天然橡胶和环氧化天然橡胶均以干胶计。在本发明专利技术中，环氧化天然橡胶中的环氧基能够和淀粉中的羟基反应，对淀粉进行改性，有利于提高淀粉在天然橡胶中的分散性，进而有利于改善橡胶‑改性淀粉复合材料的力学性能和生热性能。实验结果表明，本发明专利技术提供的橡胶‑改性淀粉复合材料拉伸强度达29.81MPa，撕裂强度达39.7MPa，力学性能优良；压缩疲劳温升低至19℃，生热低。

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶-改性淀粉复合材料及其制备方法
本专利技术属于橡胶
，具体涉及一种橡胶-改性淀粉复合材料及其制备方法。
技术介绍
天然橡胶是一种以顺-1，4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其成分中91％～94％是橡胶烃(顺-1，4-聚异戊二烯)，其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。淀粉为多羟基聚合物，其表面羟基活性低，与橡胶材料间的相容性差，因此，如何将淀粉细致、均匀地分散于橡胶基体中并获得牢固的界面结合力，对淀粉能否用作橡胶的增强剂至关重要。目前，可以通过对淀粉的改性(硅烷偶联剂、接枝聚合物、淀粉的糊化等)，提高橡胶基体与淀粉的相容性，改善淀粉在橡胶基体中的发散性，但这些改姓方法要么是制备复杂，要么是改性效果不理想，所得到的复合材料力学性能和生热性能均较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种橡胶-改性淀粉复合材料。本专利技术提供的橡胶-改性淀粉复合材料力学性能优良且生热低；本专利技术还提供了一种橡胶-改性淀粉复合材料的制备方法。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种橡胶-改性淀粉复合材料，包括如下质量份数的制备原料：天然橡胶100份；淀粉1～50份；环氧化天然橡胶0.1～10份；硫化加工助剂0.2～12份；所述天然橡胶和环氧化天然橡胶均以干胶计。优选的，所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为2～50。优选的，所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉和大米淀粉中的一种或多种。优选的，所述硫化加工助剂为硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、氧化锌和硬脂酸的混合物。优选的，所述硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺、氧化锌和硬脂酸的质量比为(1～3)：(0.5～2)：(3～5)：(1～3)。本专利技术还提供了上述技术方案所述橡胶-改性淀粉复合材料的制备方法，包括以下步骤：将淀粉水溶液与环氧化天然橡胶混合改性，得到改性淀粉水分散液；将所述改性淀粉水分散液和天然橡胶混合后，依次进行凝固处理和干燥，得到复合材料前驱体；将所述复合材料前驱体与硫化加工助剂混炼后进行硫化，得到所述橡胶-改性淀粉复合材料。优选的，所述淀粉水溶液的浓度为10～20wt.％。优选的，所述混合改性的温度为40～80℃，时间为5～60min；所述混合改性在超声和搅拌的条件下进行；所述超声的功率为700～1000W；所述搅拌的转速为200～400rpm。优选的，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。优选的，所述硫化的温度为140～150℃。本专利技术提供了一种橡胶-改性淀粉复合材料，，包括如下质量份数的制备原料：天然橡胶100份；淀粉1～50份；环氧化天然橡胶0.1～10份；硫化加工助剂0.2～12份；所述天然橡胶和环氧化天然橡胶均以干胶计。在本专利技术中，所述环氧化天然橡胶胶乳中的环氧基能够和淀粉中的羟基反应，对淀粉进行改性，有利于提高淀粉在天然橡胶中的分散性，进而有利于改善橡胶-改性淀粉复合材料的力学性能和生热性能。实验结果表明，本专利技术提供的橡胶-改性淀粉复合材料拉伸强度为27.86～29.81MPa，撕裂强度为38.3～39.7MPa，力学性能优良；压缩疲劳温升为19～22℃，生热低。本专利技术还提供了一种橡胶-改性淀粉复合材料的制备方法，本专利技术提供的制备方法使用环氧化天然橡胶对淀粉进行改性，提高淀粉的分散性，然后将所得改性淀粉与天然橡胶混合进行固化处理，初步形成天然橡胶和改性淀粉均匀共混的分散体系复合材料前驱体；最后将所得复合材料前驱体进行混炼和硫化，得到橡胶-改性淀粉复合材料。本专利技术提供的制备方法步骤简单，成本低廉，易于规模化生产。具体实施方式本专利技术提供了一种橡胶-改性淀粉复合材料，包括如下质量份数的制备原料：天然橡胶100份；淀粉1～50份；环氧化天然橡胶0.1～10份；硫化加工助剂0.2～12份；所述天然橡胶和环氧化天然橡胶均以干胶计。在本专利技术中，若无特殊说明，所述制备方法中各组分采用本领域技术人员熟知的市售商品。以质量份数计，本专利技术提供的橡胶-改性淀粉复合材料的制备原料包括100份天然橡胶。在本专利技术中，所述天然橡胶的质量份数以干胶计。在本专利技术中，所述天然橡胶优选为乳状天然橡胶。在本专利技术中，所述乳状天然橡胶的固含量优选为20～30％，更优选为23～27％。在本专利技术中，所述天然橡胶是一种以顺-1,4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其橡胶烃(顺-1,4-聚异戊二烯)含量在90％以上，还含有少量的蛋白质、脂肪酸、糖分及灰分等；本专利技术对所述天然橡胶的来源没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知来源的天然橡胶即可，具体的如市售的天然橡胶。本专利技术采用天然橡胶为基体材料。以天然橡胶的质量份为基准，本专利技术提供的橡胶-改性淀粉复合材料的制备原料包括1～50份淀粉，优选为5～40份，更优选为10～30份。在本专利技术中，所述淀粉优选为木薯淀粉、玉米淀粉和大米淀粉中的一种或多种。以天然橡胶的质量份为基准，本专利技术提供的橡胶-改性淀粉复合材料的制备原料包括0.1～10份环氧化天然橡胶，优选为0.5～8份，更优选为1～6份。在本专利技术中，所述环氧化天然橡胶的环氧化程度优选为2～50，更优选为10～40，再优选为15～30。在本专利技术中，所述环氧化天然橡胶的质量份以干胶计。在本专利技术中，所述环氧化天然橡胶优选为乳状环氧化天然橡胶。在本专利技术中，所述乳状环氧化天然橡胶的固含量优选为10～20％，更优选为12～18％。在本专利技术中，所述环氧化天然橡胶中的环氧基能够和淀粉中的羟基反应，提高淀粉与环氧化天然橡胶中环氧基团的反应程度，有利于提高淀粉在天然橡胶中的分散性，进而有利于改善橡胶-改性淀粉复合材料的力学性能和生热性能。本专利技术对所述环氧化天然橡胶的来源没有特殊限定，以能够满足环氧化天然橡胶的环氧化程度即可，具体的，如市售。以天然橡胶的质量份为基准，本专利技术提供的橡胶-改性淀粉复合材料的制备原料包括0.2～12份硫化加工助剂，优选为1～10份，更优选为3～7份。在本专利技术中，所述硫化加工助剂优选为硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NS)、氧化锌和硬脂酸的混合物。在本专利技术中，所述硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺、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)。当所述硫化加工助剂为上述种类中的其他组合时，本专利技术对所述不同种类硫化加工助剂的配比没有特殊的限定，任意配比均可。本专利技术利用硫化加工助剂使天然橡胶复合材料形成三维网络结构，保证橡胶-改性淀粉复合材料的基本结构和力学性能。。本专利技术还提供了上述技术方案所述橡胶-改性淀粉复合材料的制备方法，包括以下步骤：将淀粉水溶液与环氧化天然橡胶混合改性，得到改性淀粉水分散液；将所述改性淀粉水分散液和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种橡胶-改性淀粉复合材料，其特征在于，包括如下质量份数的制备原料：/n天然橡胶100份；/n淀粉1～50份；/n环氧化天然橡胶0.1～10份；/n硫化加工助剂0.2～12份；/n所述天然橡胶和环氧化天然橡胶均以干胶计。/n

【技术特征摘要】
1.一种橡胶-改性淀粉复合材料，其特征在于，包括如下质量份数的制备原料：
天然橡胶100份；
淀粉1～50份；
环氧化天然橡胶0.1～10份；
硫化加工助剂0.2～12份；
所述天然橡胶和环氧化天然橡胶均以干胶计。


2.根据权利要求1所述的橡胶-改性淀粉复合材料，其特征在于，所述环氧化天然橡胶的环氧化程度为2～50。


3.根据权利要求1所述的橡胶-改性淀粉复合材料，其特征在于，所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉和大米淀粉中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的橡胶-改性淀粉复合材料，其特征在于，所述硫化加工助剂为硫磺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺、氧化锌和硬脂酸的混合物。


5.根据权利要求4所述的橡胶-改性淀粉复合材料，其特征在于，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为(1～3)：(0.5～2)：(3～5)：(1～3)。


6.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昌金，夏文，赵鹏飞，廖双泉，彭政，
申请(专利权)人：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：广东;44