一种氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料及其制备方法技术

一种氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料及其制备方法，其中制备方法包括：取硫磺加热使其熔融，加入乙烯基单体，搅拌反应，并在氩气保护下再加入单取代苯胺，继续搅拌反应；将反应物溶解于四氢呋喃中，过滤除去未反应的硫磺，再将过滤后的溶液倒入乙醇中，得到纯化的含氨基聚硫；取生胶、炭黑及含氨基聚硫，室温混炼，然后升温，继续混炼得到混炼胶；将混炼胶放入开炼机，并加入硫化包在室温下二次混炼，然后将二次混炼后的混炼胶热压硫化，以制备得到氨基聚硫改性的炭黑/橡胶复合材料。本发明专利技术制备得到的炭黑/橡胶复合材料显著改善了炭黑在橡胶基体中分散并增强界面作用，提高了炭黑/橡胶复合材料力学性能，显著降低了滚动阻力和动态疲劳生热。疲劳生热。

【技术实现步骤摘要】
一种氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶材料
，具体涉及一种氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]炭黑作为橡胶制品的一种主要补强剂，可以大幅提高橡胶材料的力学强度、耐磨性、模量等性能。橡胶与炭黑的界面作用决定了炭黑在橡胶基体中的分散，其是影响复合材料性能的关键因素。
[0003]目前，提高橡胶与炭黑界面作用的方法主要是对橡胶或炭黑进行改性，从而提高两者间的相互作用。比如，通过电子辐照处理炭黑，增加炭黑比表面积，在其表面引入更多的含氧官能团，增加炭黑与橡胶的界面作用(CN20141037416.8)；在炭黑表面接枝聚苯乙烯分子链，增加其与非极性橡胶之间的相容性(J.Polym.Sci.Polym.Chem.，1998，36， 3165
‑
3172)；在二烯烃橡胶分子链中接枝脲唑基团，利用脲唑基与炭黑相互作用增强橡胶与炭黑界面结合(Carbon，2003，41，1437
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1442)。以上几种方法均需要复杂的改性过程，而且炭黑与橡胶间大多没有共价键结合，导致橡胶复合材料性能提升幅度较小。
[0004]因此，通过更加简单、高效的制备方法，制备得到性能具有大幅提升的橡胶复合材料，仍是目前研究的重要课题。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供了一种氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料及其制备方法，以解决现有技术需要复杂的改性过程，而且炭黑与橡胶间大多没有共价键结合，导致橡胶复合材料性能提升幅度较小的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0007]1)取硫磺加热至119
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160℃使其熔融，然后加入乙烯基单体，搅拌反应0
‑
8小时，接着在氩气保护下再加入单取代苯胺，继续搅拌反应1
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4小时，其中，硫磺、乙烯基单体和单取代苯胺的质量百分比为50
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70％：0
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30％：20
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50％；
[0008]2)待步骤1)反应结束后，将反应物溶解于四氢呋喃中，过滤除去未反应的硫磺，再将过滤后的溶液倒入乙醇中，得到纯化的含氨基聚硫；
[0009]3)取生胶、炭黑及步骤2)制备的含氨基聚硫按生胶与炭黑的质量比为100：20～60，以及含氨基聚硫的质量为炭黑的1～10％的配比加入到密炼机中，室温混炼3
‑
10分钟，然后升温至120
‑
150℃，继续混炼2
‑
10分钟，得到混炼胶；
[0010]4)将混炼胶放入开炼机，并加入硫化包在室温下二次混炼，然后将二次混炼后的混炼胶热压硫化，以制备得到氨基聚硫改性的炭黑/橡胶复合材料。
[0011]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述步骤S1在装有机械搅拌的三口烧瓶中进行。
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述乙烯基单体为苯乙烯、二乙烯基苯中的一种。
[0013]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述取代苯胺为羟基苯胺、甲基苯胺、4
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氯苯胺、间苯二胺中的一种。
[0014]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述生胶为天然胶和丁苯橡胶中的一种。
[0015]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述硫化包是指硫磺、硫化活化剂和促进剂的配合物。
[0016]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种炭黑/橡胶复合材料，所述炭黑/橡胶复合材料由上述任一项所述的氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料的制备方法制备得到。
[0017]本专利技术的氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料及其制备方法，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0018]1)本专利技术制备方法制备得到的炭黑/橡胶复合材料，可显著改善炭黑在橡胶基体中分散并增强界面作用，从而提高了炭黑/橡胶复合材料力学性能，同时，因含氨基聚硫的存在能有效捕捉和稳定自由基，从而显著降低了滚动阻力和动态疲劳生热，进而提高了耐老化性能；
[0019]2)本专利技术中的含氨基聚硫采用本体共聚制得，合成原料易得，合成过程简单，且降低了炭黑/橡胶复合材料的制作成本；
[0020]3)本专利技术的炭黑/橡胶复合材料具有低生热、低滚阻、高抗老化性等优异性能，为炭黑 /橡胶复合材料在车胎面胶中的应用提供了广阔的应用前景。
具体实施方式
[0021]下面将结合具体实施方式，对本专利技术做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0022]本申请提出的氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料的制备方法，相比传统制备工艺，可以显著改善所制备的炭黑/橡胶复合材料(又可称作硫化橡胶)的综合机械性能，降低滚动阻力。该专利技术主要基于如下原理：采用硫磺或含硫共聚物与取代苯胺在高温下本体共聚，制备得到含氨基聚硫作为偶联剂，其具有两方面作用，一方面，含氨基聚硫中的氨基能与炭黑发生多重相互作用，比如氨基与炭黑表面的羧基之间反应生成离子键和酰胺键，与炭黑表面的其它含氧基团如羟基、羰基形成氢键作用，氨基与炭黑表面的石墨微晶之间存在p
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π共轭作用等；另一方面，含氨基聚硫中的多硫键能与橡胶分子链反应。因此，橡胶与炭黑的界面作用得到增强，炭黑在橡胶基体中的分散得到改善，从而提高炭黑/橡胶复合材料的定伸强度、拉伸强度，降低滚动阻力。同时，氨基的存在能有效捕捉和稳定自由基，因此，可以提高炭黑/橡胶复合材料的抗热氧老化性能。
[0023]为了让本领域的技术人员进一步了解本专利技术的
技术实现思路
，以下将通过具体实施方法对本专利技术作进一步地详细说明。
[0024]按以下制备工艺，分别制得四种含氨基聚硫(A1，A2，A3，A4)，具体如下：
[0025]向装有机械搅拌的三口烧瓶中加入5克硫磺，加热至119℃使其熔融，在氩气保护
下，再加入5克羟基苯胺，搅拌反应2小时；待反应结束后，将反应物溶解于四氢呋喃中过滤除去未反应的硫磺，再将过滤所得溶液倒入乙醇中，得到纯化的含氨基聚硫A1。
[0026]向装有机械搅拌的三口烧瓶中加入5克硫磺，加热至130℃使其熔融，首先加入3克苯乙烯，搅拌反应8小时，然后在氩气保护下，再加入2克甲基苯胺，搅拌反应1小时；待反应结束后，将反应物溶解于四氢呋喃中过滤除去未反应的硫磺，再将过滤所得溶液倒入乙醇中，得到纯化的含氨基聚硫A2。
[0027]向装有机械搅拌的三口烧瓶中加入7克硫磺，加热至130℃使其熔融，首先加入1克苯乙烯，搅拌反应6小时，然后在氩气保护下，再加入2克间苯二胺，搅拌反应2小时；待反应结束后，将反应物溶解于四氢呋喃中过滤除去未反应的硫磺，再将过滤所得溶液倒入乙醇中，得到纯化的含氨基聚硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨基聚硫改性炭黑/橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取硫磺加热至119
‑
160℃使其熔融，然后加入乙烯基单体，搅拌反应0
‑
8小时，接着在氩气保护下再加入单取代苯胺，继续搅拌反应1
‑
4小时，其中，硫磺、乙烯基单体和单取代苯胺的质量百分比为50
‑
70％：0
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30％：20
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50％；S2、待步骤S1反应结束后，将反应物溶解于四氢呋喃中，过滤除去未反应的硫磺，再将过滤后的溶液倒入乙醇中，得到纯化的含氨基聚硫；S3、取生胶、炭黑及步骤S2制备的含氨基聚硫，按生胶与炭黑的质量比为100：20～60，以及含氨基聚硫的质量为炭黑的1～10％的配比加入到密炼机中，室温混炼3
‑
10分钟，然后升温至120
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150℃，继续混炼2
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10分钟，得到混炼胶；S4、将混炼胶放入开炼机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐征海，郭宝春，汪冬，何子锋，马勇，王锋，
申请(专利权)人：山东玲珑轮胎股份有限公司，
类型：发明
国别省市：