一种自修复橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自修复橡胶材料，其特征在于，由如下重量份的各组分制备而成：环氧化天然橡胶40

【技术实现步骤摘要】
一种自修复橡胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶材料
，尤其涉及一种自修复橡胶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着科技的发展及人们生活水平的提高，橡胶材料的性能不断完善，越来越广泛地应用在人们生活中的各个领域，已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。然而，橡胶材料制品在其成型加工及后续使用过程中，不可避免地受到热、机械、化学和紫外光辐照等外界刺激作用，从而引发材料内部产生局部损伤或微裂纹，这些局部损伤或微裂纹极难检测和修复，并且会导致材料机械性能下降，轻则影响使用，重则会威胁到他人生命安全，大大降低了其使用价值和安全性。如何有效发现并修复橡胶材料的局部损伤或微裂纹是业内研究者们不得不面对的难题。
[0003]自修复是指材料本身对缺陷自我判断、控制和恢复的一种能力。自修复材料可以自我检测，并通过一定的机制自行修复微损伤，从而明显提高材料的安全性，延长材料的使用寿命。因此，赋予橡胶材料自修复能力是解决橡胶材料由于局部损伤或微裂纹导致使用价值和安全性下降问题的有效途径。
[0004]现有的自修复橡胶材料是在橡胶高分子链结构中引入可逆特性的动态可逆共价键或可逆非共价键相互作用的结构单元来实现自修复功能的。然而，一方面，现有自修复高橡胶材料的自修复机制相对单一，无法获得兼具综合性能良好和理想自修复效果的材料；另一方面，具有可逆非共价键相互作用的结构单元在引入橡胶高分链时，一般都需要在反应体系里面加入共溶剂来实现，这会导致自修复橡胶材料在制备和使用过程中带来可挥发物(VOC)的释放及能耗和环境问题。除此之外，目前市面上的自修复橡胶材料还或多或少存在机械强度差，耐冲击性能较弱，自修复性能、耐老化性能有待进一步提高的缺陷。
[0005]例如，公布号CN109111604A的专利公开了一种自修复橡胶材料，由橡胶基体、自修复弹性预聚体、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、抗氧剂、促进剂、硫化剂混炼、硫化得到，能够达到很好的自修复效果，具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。然而其各成分无法良好相容，毒性较高，且无法实现橡胶的多次自修复，使得耐温性、韧性和抗拉伸性得不到保障，降低了橡胶材料的使用寿命；且加工成型条件苛刻，耗能大。
[0006]因此，开发一种综合性能和性能稳定性更佳，自修复效果更好，机械力学性能、耐温性、耐冲击性能和耐老化性能更优异的自修复橡胶材料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进自修复材料领域的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种综合性能和性能稳定性更佳，自修复效果更好，机械力学性能、耐温性、耐冲击性能和耐老化性能更优异的自修复橡胶材料。同时，本专利技术还提供了一种所述自修复橡胶材料的制备方法，该制备方法简单，设备投入小，耗能低，制备效率高，制备过程绿色环保，适合连续规模化生产。
[0008]为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是，一种自修复橡胶材料，其特征在于，由如下重量份的各组分制备而成：环氧化天然橡胶40
‑
50份、甲基乙烯基硅橡胶30
‑
40份、二苯甲酮
‑
4,4'
‑
二甲酸/端氨基聚氨酯缩聚物5
‑
10份、超支化二级硫醇化合物8
‑
12份、超支化聚酰胺胺2
‑
4份、猪毛纤维2
‑
5份、无机填料15
‑
25份、偶联剂2
‑
3份、硫化剂1
‑
3份、光引发剂1
‑
2份。
[0009]优选的，所述光引发剂为二苯甲酮、安息香乙醚、安息香甲醚中的至少一种。
[0010]优选的，所述硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆、二丁基二硫代氨基甲酸锌按质量比3:(1
‑
2)混合而成。
[0011]优选的，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH550中的一种或几种。
[0012]优选的，所述无机填料为白炭黑、木质素、炭黑、煤粉中的至少一种。
[0013]优选的，所述无机填料的粒径为800
‑
1200目。
[0014]优选的，所述猪毛纤维为废弃猪毛纤维，长度为3
‑
8mm。
[0015]优选的，所述超支化聚酰胺胺为按CN103523885A中实施例1的方法制备得到的超支化聚酰胺胺。
[0016]优选的，所述超支化二级硫醇化合物是按申请号为201911087448.0中实施例1的制备方法制备得到的超支化二级硫醇化合物。
[0017]优选的，所述二苯甲酮
‑
4,4'
‑
二甲酸/端氨基聚氨酯缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二苯甲酮
‑
4,4'
‑
二甲酸、端氨基聚氨酯加入到高沸点溶剂中，然后向其中加入1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和4
‑
二甲氨基吡啶，在惰性气体氛围，110
‑
160℃下回流搅拌反应8
‑
12小时，反应结束后，旋蒸除去溶剂和副产物，再依次经过水洗、烘干后，得到二苯甲酮
‑
4,4'
‑
二甲酸/端氨基聚氨酯缩聚物。
[0018]优选的，所述二苯甲酮
‑
4,4'
‑
二甲酸、端氨基聚氨酯、高沸点溶剂、1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、4
‑
二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1:(8
‑
12):(0.8
‑
1.2):0.5。
[0019]优选的，所述端氨基聚氨酯为按专利CN 102432804A实施例1的方法制成的端氨基聚氨酯。
[0020]优选的，所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
[0021]优选的，所述甲基乙烯基硅橡胶的牌号为H
‑
110
‑
6，购于浙江恒业成有机硅有限公司；其分子量为45
‑
60万，乙烯基质量含量为0.9
‑
1.1％。
[0022]优选的，所述环氧化天然橡胶为ENR
‑
20环氧化天然橡胶、ENR
‑
25环氧化天然橡胶、ENR
‑
30环氧化天然橡胶、ENR
‑
40环氧化天然橡胶中的至少一种。
[0023]本专利技术的另一个目的，在于提供一种所述自修复橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自修复橡胶材料，其特征在于，由如下重量份的各组分制备而成：环氧化天然橡胶40
‑
50份、甲基乙烯基硅橡胶30
‑
40份、二苯甲酮
‑
4,4'
‑
二甲酸/端氨基聚氨酯缩聚物5
‑
10份、超支化二级硫醇化合物8
‑
12份、超支化聚酰胺胺2
‑
4份、猪毛纤维2
‑
5份、无机填料15
‑
25份、偶联剂2
‑
3份、硫化剂1
‑
3份、光引发剂1
‑
2份。2.根据权利要求1所述的自修复橡胶材料，其特征在于，所述光引发剂为二苯甲酮、安息香乙醚、安息香甲醚中的至少一种；所述硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆、二丁基二硫代氨基甲酸锌按质量比3:(1
‑
2)混合而成；所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH550中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的自修复橡胶材料，其特征在于，所述无机填料为白炭黑、木质素、炭黑、煤粉中的至少一种；所述无机填料的粒径为800
‑
1200目。4.根据权利要求1所述的自修复橡胶材料，其特征在于，所述猪毛纤维为废弃猪毛纤维，长度为3
‑
8mm。5.根据权利要求1所述的自修复橡胶材料，其特征在于，所述二苯甲酮
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4,4'
‑
二甲酸/端氨基聚氨酯缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二苯甲酮
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4,4'
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二甲酸、端氨基聚氨酯加入到高沸点溶剂中，然后向其中加入1
‑
乙基
‑
(3
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二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世玉，
申请(专利权)人：陈世玉，
类型：发明
国别省市：