采用可循环利用的有机溶剂湿法混炼工艺，将天然橡胶(NR)或合成异戊胶(IR)、顺丁橡胶(BR)、反式丁戊共聚橡胶等橡胶溶解于有机溶剂中制备橡胶胶液，将纳米填料及偶联剂分散在有机溶剂中制备填料分散液，将上述橡胶胶液和填料分散液加入混合器中按一定比例混合均匀，通过双轴或单轴脱挥机脱除并回收有机溶剂，采用螺杆挤出机造粒，得到填料高度分散的橡胶纳米复合材料颗粒。本发明专利技术的制备工艺能耗低、避免了纳米填料的飞扬、无三废、有机溶剂可以循环使用。本发明专利技术的橡胶纳米复合材料经硫化后，硫化胶具有更低的滚动阻力，更优异的动态疲劳性能，是发展节油、长寿命绿色橡胶制品的关键材料。料。
【技术实现步骤摘要】
一种异戊橡胶纳米复合材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及橡胶领域，特别涉及一种异戊橡胶/纳米填料复合材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]随着科技及社会的飞速发展，汽车日益成为人们生产生活中不可或缺的交通工具，而轮胎性能与汽车驾驶的安全性及舒适性密切相关。发展低滚阻、高抗湿滑、低磨耗的绿色高性能轮胎是轮胎产业面临的挑战。炭黑作为补强填料，在轮胎制品中需要大量加入。随着人们生活水平的提高和汽车数量的饱和，人们对汽车轮胎的需求也相应增加。为使轮胎拥有优异的使用性能，因此要是填料以一种更好的形式存在于弹性体介质中，这种更好的形式为尽可能地分散的更加均匀。湿法混炼是一种可以提供补强填料均匀分散的方法。
[0003]CN103205001公开了一种填料在橡胶溶液中的制备方法，将填料加入到橡胶溶液中的，通过搅拌形成橡胶/填料/溶剂混合物，并对混合物进行进一步的细分散提高橡胶在溶液中的分散程度，但仅仅涉及填料在橡胶溶液中的分散，并未提供溶剂回收以及如何得到橡胶纳米复合材料。CN102356120A利用湿法炭黑造粒技术得到含有炭黑的橡胶湿法母炼胶，与使用未造粒炭黑的湿法母胶相比，炭黑造粒的湿法母胶实现橡胶的增强性、耐磨性等的提高。CN102725322A通过加入二价金属元素改性二氧化硅来制备一种二氧化硅水分散体，得到天然橡胶胶乳与掺杂二氧化硅水分散体混合，从而得到干燥的凝固胶乳以得到母炼胶。CN103113597公开了一种湿法橡胶母炼胶的连续式制造方法，通过采用一种新的橡胶凝聚技术，扩大了橡胶和填料的使用范围。CN 103224659、CN103419293公开了一种湿法炼胶一体化连续生产方法，将炭黑或白炭黑与橡胶溶液混合后凝聚得到湿法混炼胶，该方法采用固体填料与橡胶溶液直接混合，无法达到高效的混合效果。
[0004]以上现有专利技术中，或者是采用水作为分散介质，或者是其凝聚过程是在水相中进行的，其结果是均产生大量的高COD含量的废水，增加了环境污染的潜在可能或提高废水处理成本。本专利技术所述的可循环的有机溶剂湿法制备工艺，克服了现有专利技术中均需在凝聚过程中使用大量水的缺点，通过采用先进的凝聚装置和脱溶剂装置，实现更绿色的天然橡胶纳米复合材料的制备。
技术实现思路
[0005]针对现有专利技术的缺陷，本专利技术的目的之一是提供一种新型的异戊橡胶纳米复合材料。本专利技术的另一个目的是提供一种异戊橡胶纳米复合材料的制备方法。
[0006]本专利技术的异戊橡胶纳米复合材料包含以重量计的如下：
[0007]橡胶基体100份、纳米填料30～100份、偶联剂1.2～12份、氧化锌2～8份、硬脂酸0.5～8份、防老剂1.5～5份。所述的橡胶基体包含50～90wt.％的天然橡胶NR或异戊橡胶IR，5～30wt.％的反式丁戊共聚橡胶TBIR，0～25wt.％的顺丁橡胶BR，所述的纳米填料为二氧化硅、纳米炭黑中的一种或两种，纳米填料高度分散在橡胶基体中。
[0008]所述的异戊橡胶纳米复合材料中，反式丁戊共聚橡胶，丁二烯单元的摩尔含量为
0.5～50％，异戊二烯单元反式
‑
1,4
‑
结构摩尔含量大于90％，门尼粘度ML
3+4100℃
为20～120。
[0009]本专利技术的一种异戊橡胶纳米复合材料，采用如下步骤制备：
[0010](1)将NR和/或IR、TBIR、BR按质量比NR和/或IR：TBIR：BR＝50～90：5～30：0～25溶解于有机溶剂中，橡胶与有机溶剂的质量比为5～50:100，溶解温度10～80℃,溶解时间0.1～6小时，搅拌速度20～1000rpm,得到橡胶胶液；
[0011](2)将纳米填料和偶联剂按质量比100：3～15加入到有机溶剂中进行分散，填料与有机溶剂的质量比为10～30：100，分散温度10～80℃,搅拌速度500～10000rpm,搅拌时间0.01～2小时，得到填料分散液；
[0012](3)将步骤(1)的橡胶胶液和步骤(2)的填料分散液及助剂加入混合器中混合，混合温度10～80℃,搅拌速度20～1000rpm,混合时间0.1～2小时，得到均匀的混合胶液；
[0013](4)将步骤(3)的混合胶液输送到溶剂脱挥机及螺杆挤出机中，50～150℃真空脱除溶剂，经螺杆挤出机挤出造粒，得到填料高度分散的异戊橡胶纳米复合材料颗粒。
[0014]所述的助剂包括氧化锌、硬脂酸、防老剂等。
[0015]本专利技术的异戊橡胶纳米复合材料，制备过程中使用的有机溶剂为庚烷、己烷、环己烷、加氢汽油、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上。防老剂是防RD、防D、4010、4010NA、4020、防H、防DPD、264、防MB中的一种或两种以上。
[0016]制备方法中，采用的偶联剂为硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β
‑
甲氧乙氧基)硅烷、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基十六烷基硅烷、三乙氧基十八烷基硅烷、氯硅烷、双(γ
‑
三乙氧基硅基丙基)四硫化物中的一种或两种以上。
[0017]所述的异戊橡胶纳米复合材料中，溶剂脱挥机为双轴或单轴啮合式自清洁真空脱挥机及螺杆式真空脱挥机。螺杆挤出机为单螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机、异向双螺杆挤出机、行星挤出机；所述的螺杆挤出机的长径比为5:1～60:1。
[0018]所述的异戊橡胶纳米复合材料中，脱除溶剂时，螺杆挤出机或自清洁脱挥机的转速为10～100转/分钟，温度为50～150℃，混合时间为0.1～2h。
[0019]所述的异戊橡胶纳米复合材料中，采用有机溶剂混合橡胶和填料，避免了纳米填料的飞扬等问题，脱除溶剂无需凝聚，无废水产生，脱除的有机溶剂可循环使用。
[0020]采用本专利技术制备的异戊橡胶纳米复合材料，与传统的干法混炼胶比，制备的硫化胶具有更低的滚动阻力、突出的耐裂纹引发性能和更优异的耐磨性。
[0021]本专利技术的有益效果是，采用湿法混炼的方法制备异戊橡胶的湿法母胶，使湿法母胶中的补强填料得到更加均匀的分散，可降低滞后能量损失，制备的橡胶复合材料具有低滚动阻力、高抗湿滑、低磨耗和更优异的动态疲劳等性能，是发展节油、长寿命绿色橡胶制品的关键材料。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明，将有助于对本专利技术的理解。但本专利技术并不局限于下述实施例，而本专利技术的权利范围应以权利要求书阐述的为准。
[0023]原材料
[0024]天然橡胶，牌号SCR WF，中国海胶集团金水加工厂；顺丁橡胶(BR)，牌号BR9000，齐
鲁石化；反式丁戊共聚橡胶(TBIR)，TBIR
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20，山东华聚高分子材料有限公司。白炭黑7000GR，炭黑N234，偶联剂Si69，助剂，均为市售工业品。
[本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种异戊橡胶纳米复合材料，其特征在于，以重量计包含橡胶基体100份、纳米填料30～100份、偶联剂1.2～12份、氧化锌2～8份、硬脂酸0.5～8份、防老剂1.5～5份。所述的橡胶基体包含50～90wt.％的异戊橡胶NR和/或异戊橡胶IR，5～30wt.％的反式丁戊共聚橡胶TBIR，0～25wt.％的顺丁橡胶BR，所述的纳米填料为二氧化硅、纳米炭黑中的一种或两种，纳米填料高度分散在橡胶基体中。2.根据权利要求1所述的异戊橡胶纳米复合材料，其特征在于，所述的反式丁戊共聚橡胶，丁二烯单元的摩尔含量为0.5～50％，异戊二烯单元反式
‑
1,4
‑
结构摩尔含量大于90％，门尼粘度ML
3+4100℃
为20～120。3.一种异戊橡胶纳米复合材料，其特征在于，采用如下步骤制备：(1)将NR和/或IR、TBIR、BR按质量比NR和/或IR：TBIR：BR＝50～90：5～30：0～25溶解于有机溶剂中，橡胶与有机溶剂的质量比为5～50:100，溶解温度10～80℃,溶解时间0.1～6小时，搅拌速度20～1000rpm,得到橡胶胶液；(2)将纳米填料和偶联剂按质量比100：3～15加入到有机溶剂中进行分散，填料与有机溶剂的质量比为10～30：100，分散温度10～80℃,搅拌速度500～10000rpm,搅拌时间0.01～2小时，得到填料分散液；(3)将步骤(1)的橡胶胶液和步骤(2)的填料分散液及助剂加入混合器中混合，混合温度10～80℃,搅拌速度20～1000rpm,混合时间0.1～2小时，得到均匀的混合胶液；(4)将步骤(3)的混合胶液输送到溶剂脱挥机及螺杆挤出机中，50～150℃真空脱除溶剂，经螺杆挤出机挤出造粒，得到填料高度分散的异戊橡胶纳米复合材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺爱华，
申请(专利权)人：威海君道新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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