一种橡胶／介孔分子筛纳米复合材料的制备方法技术

一种橡胶／介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，涉及纳米复合材料技术领域，包括：橡胶、介孔分子筛、改性剂按１００∶０．５－２０∶０．５－１０的质量比通过混炼设备和工艺进行混合，然后通过普通硫化工艺和设备进行硫化，实现原位改性，最终获得具有纳米级分散、界面结合良好、性能优良的橡胶／介孔分子筛纳米复合材料。其中介孔分子筛是具有特殊结构的纳米级介孔分子筛颗粒。改性剂包括甲基丙烯酸酯类系列、表面活性剂系列、偶联剂系列中的一种或一种以上混合物。本发明专利技术能克服橡胶／介孔分子筛纳米复合材料分散困难、界面结合不好、性能难以获得显著提高的缺点，可应用于各种橡胶制品、橡胶增韧塑料、黏合剂等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米复合材料
，具体是指橡胶/介孔分子筛纳米复合材料 的制备方法。
技术介绍
在橡胶工业中，传统的橡胶增强剂以炭黑填料为主。由于炭黑生产需要消耗大量 的能源，同时生产过程中还会对周围环境造成严重破坏。因此，研究开发非炭黑补强填料成 为当前橡胶工业的重要发展方向。近年来，随着纳米技术的飞速发展，橡胶/无机纳米复合材料为非炭黑补强填料 的研究开发开辟了一条崭新的途径，已经成为当前橡胶科学与技术的一个重要发展方向， 具有广阔的应用前景。近年来的热点在于以下三种类型的无机纳米材料(1)纳米颗粒纳 米碳酸钙，纳米二氧化硅等；(2)纳米片层如层状硅酸盐等；(3)纳米线或纳米管碳纳米 管、埃洛石纳米管。无机纳米材料与橡胶基体之间很好的相容与无机纳米材料在橡胶基体 中的均勻分散是复合材料性能得到显著提高的前提。纳米介孔分子筛是具有双纳米结构的新型纳米颗粒，既具有纳米级的颗粒尺寸又 具有纳米级的一维直孔道。同时还有比表面积大，水热稳定性高以及孔径可在2-lOnm调节 等优点。近年来，专利技术人所在的课题组在国内外首先研究了纳米介孔分子筛在聚合物中的 应用，曾经研究过在PP、PE、环氧树脂基体中加入低含量的MCM-41 (without template)，拉 伸测试表明填加MCM-41 (without template)确实起到了增强和增韧的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种一种橡胶/介孔分子筛纳米复合材料制备方法，该方 法工艺简单，能有效提高无机纳米填料与橡胶的相容性，减少无机纳米填料的团聚，最终获 得性能优良的橡胶/介孔分子筛纳米复合材料。解决了无机纳米粒子不易与聚合物基体相 结合，聚合物基体与无机纳米粒子间的界面结合问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，该方法包括橡胶、介孔分子筛、 改性剂按100 0. 5-20 0. 5-10的质量比在普通橡胶混炼设备上混合，然后通过普通硫化 工艺和设备进行硫化，最终获得具有纳米级分散、界面结合良好、性能优良的橡胶/介孔分 子筛纳米复合材料；所述橡胶包括天然橡胶、合成橡胶、弹性体中的一种或一种以上的共混 物。所述的，所述介孔分子筛根据化 学组成不同，为硅基和非硅基两大类，以及介孔分子筛的金属和金属氧化物系列。所述的，所述介孔分子筛为无孔 道和有孔道结构，形状以规则球形为主，平均粒径为80 100 nm ；(1)无孔道结构为，没有经过高温煅烧过的介孔分子筛，孔道内部填充着软物质，即模板剂；(2)有孔道结构为，经过高温煅烧过的介孔分子筛，孔道内无模板剂，孔道为规则有孔 道或无规则有孔道结构，孔径为2 10 nm。所述的的，所述改性剂包括甲基 丙烯酸酯类系列、表面活性剂系列、偶联剂系列中的一种或一种以上混合物。所述的，所述甲基丙烯酸酯类系 列包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯。所述的，所述偶联剂系列包括硅 烷偶联剂Y-氨基丙基三乙氧基硅烷KH550 (NH (CH2)3Si (OC2H5) 3)、γ-(甲基丙烯酰氧 基)丙基三甲氧基硅烷ΚΗ570 (CH2=C (CH3) COO (CH3) 3Si (OCH3) 3)、四硫化双(三乙氧基丙基)硅 烷 Si-69 ((H5C2O)3Si (CH2)3S4 (CH2)3Si (OC2H5) 3)、异丙基三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸 酯偶联剂 NDZ-201 (C51H112O22P6Ti)0所述的，所述表面活性剂系列包 括硬脂酸钠(C17H35COONa)、十二烷基苯磺酸钠(C18H29NaO3SX十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na)15本专利技术的优点与效果是(1)介孔分子筛分为有孔道和无孔道结构，上述两种类型的介孔分子筛作为新型 的非炭黑补强填料，都可获得优异的补强效果，可部分代替炭黑和白炭黑，减轻炭黑原料的 短缺和价格上涨的压力。(2)该方法与有机改性蒙脱土纳米复合技术比较，可简化有机改性和纳米复合工 艺。附图说明图1为改性剂与分子筛的反应原理图2为橡胶/介孔分子筛(有孔道结构)纳米复合原理图； 图3为橡胶/介孔分子筛(无孔道结构)纳米复合原理图。具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术。本专利技术橡胶/介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，包括如下的制备步骤和工艺 条件(1)在橡胶混炼过程中加入介孔分子筛粉体和改性剂，并加入各种常规的橡胶配 合剂，混炼均勻后得到混炼胶。(2)将上述混炼胶通过橡胶的常规硫化方法进行硫化，得到橡胶/介孔分子筛纳 米复合材料。本专利技术各种原料的质量配比为橡胶100份，介孔分子筛粉体0. 5-20份，改性剂 0.5-10份，其他橡胶配合剂按照通常的橡胶配方确定。其中橡胶包括天然橡胶、各种合成 橡胶、弹性体中的一种或一种以上的共混物；改性剂包括一种或一种以上的下列物质甲基丙烯酸酯类系列包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯。偶联剂系列包括硅烷偶联剂Y-氨基丙基三乙氧基硅烷KH550 (NH (CH2)3Si (0C2H5) 3)、Y -(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷KH570 (CH2=C(CH3) C00(CH3)3Si(0CH3)3)、四硫化双(三乙氧基丙基)硅烷 Si-69 ((H5C20)3Si (CH2)3S4 (CH2) 3Si (0C2H5)3)、异丙基三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸酯偶联剂NDZ-201 (C51H112022P6Ti)。表面活性剂系列包括硬脂酸钠C17H35C00)Na、十二烷基苯磺酸钠C18H29Na03S、 十二烷基硫酸钠C12H25S04Na。介孔分子筛，根据化学组成不同，分为硅基和非硅基两大类。根据不同的表面活性 剂和不同的组装路线，硅基分子筛可分为M41S系列，SBA系列，HMS系列，MSU系列，KIT系 列和ZSM系列等及其金属氧化物介孔物质。主要的硅基介孔分子筛如下(1) MCM-41、MCM-48、MCM-50、MCM-56 以及 MCM-22 和 MCM-49 分子筛等 M41S 系列。(2) SBA-U SBA-16、SBA-2、SBA-3、SBA-15 分子筛等 SBA 系列。(3 ) MSU-X, MSU-V, MSU-G, MSU-H、MSU-S 分子筛等 MSU 分子筛系列(4)其他系列分子筛，如ZSM-5、ZSM-23、ZSM-35、HZSM系列及FSM-16等。(5)新型分子筛，用P123-SDS_CnTMAB三重表面活性剂作为模板剂合成一种新型的 中孔空洞球形硅基分子筛。非硅基介孔分子筛包括碳分子筛CMK-1、CMK-2、CMK-3、CMK-5、SUN-2。上述各种系列的分子筛包括有孔道和无孔道结构，平均粒径为80 lOOnm。对于有孔道的介孔分子筛，由于具有独特的孔道结构，在硫化过程中，改性剂可以 和介孔分子筛孔道内外的硅羟基形成氢键结合，在孔道内引入的改性剂延伸到孔道口处可 与基体橡胶的分子链相互缠结在一起，同时引入到颗粒外表面的改性剂也可与橡胶分子链 发生作用形成交联、接枝、互穿网络及其他形式的结合，从而使介孔分子筛填料与橡胶之间 的界面结合增强和有利于介孔分子筛填料在基体中的纳米级分散，从而获得性能优良的橡 胶/介孔分子筛纳米复合材料。对于没有孔道的介孔分子筛，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶／介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括：橡胶、介孔分子筛、改性剂按１００：０．５－２０：０．５－１０的质量比在普通橡胶混炼设备上混合，然后通过普通硫化工艺和设备进行硫化，最终获得具有纳米级分散、界面结合良好、性能优良的橡胶／介孔分子筛纳米复合材料；所述橡胶包括天然橡胶、合成橡胶、弹性体中的一种或一种以上的共混物。

【技术特征摘要】
一种橡胶/介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括橡胶、介孔分子筛、改性剂按1000.5 200.5 10的质量比在普通橡胶混炼设备上混合，然后通过普通硫化工艺和设备进行硫化，最终获得具有纳米级分散、界面结合良好、性能优良的橡胶/介孔分子筛纳米复合材料；所述橡胶包括天然橡胶、合成橡胶、弹性体中的一种或一种以上的共混物。2.根据权利要求1所述的一种橡胶/介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，其特征在 于所述介孔分子筛根据化学组成不同，为硅基和非硅基两大类，以及介孔分子筛的金属和 金属氧化物系列。3.根据权利要求1所述的一种橡胶/介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，其特征 在于所述介孔分子筛为无孔道和有孔道结构，形状以规则球形为主，平均粒径为80 100 nm ；(1)无孔道结构为，没有经过高温煅烧过的介孔分子筛，孔道内部填充着软物质，即模 板剂；(2)有孔道结构为，经过高温煅烧过的介孔分子筛，孔道内无模板剂，孔道为规则有孔 道或无规则有孔道结构，孔径为2 10 nm。4.根据权利要求1所述的的一种橡胶/介孔分子筛纳米复合材料的制备方法，其特征 在于所述改性剂包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娜，于森，方庆红，张秀斌，王重，杨凤，韩文池，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]