一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料及其制备方法与流程

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料及其制备方法。

背景技术：

天然橡胶(NR)具有优异的弹性、耐屈挠性能和非常好的机械强度，其缺点是耐磨耗性能和抗湿滑性能稍差；丁苯橡胶(SBR)具有优异的耐磨耗性能和抗湿滑性能，其缺点是弹性稍差，天然橡胶/丁苯橡胶共混胶能够揉和二者优点，在橡胶制品尤其是轮胎工业中具有广泛应用。

有机蒙脱土具有廉价易得、补强效果好以及环保无污染的优点是近年来发展起来的一种新型填料，近年引起人们广泛关注。目前，针对单一橡胶的有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料的研究已经较为深入，但是，对共混橡胶/有机蒙脱土复合材料的研究报道较少，同时，共混橡胶/有机蒙脱土复合材料的问题也很多。

目前，共混橡胶/有机蒙脱土复合材料存在的主要问题是相容性较差，抗湿滑性一般，因此，研制一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料是非常必要的。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料及其制备方法。本发明抗湿滑共混橡胶纳米复合材料具有强度高，弹性好，耐磨性好和抗湿滑性能强等优点；本发明制备方法采用操作简单。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶60-80份、丁苯橡胶20-40份、有机蒙脱土2-10份、 氧化锌4-6份、防老剂1-2份和促进剂10-15份。

本发明的一种优选方案，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶70份、丁苯橡胶30份、有机蒙脱土6份、 氧化锌5份、防老剂1份和促进剂12份。

所述有机蒙脱土为季铵盐改性蒙脱土。

所述防老剂为防老剂4020。

所述促进剂为DM和S，按重量份数比DM:S=1:（2.5-3.5）。

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料的制备方法，步骤如下：

（1）按重量份数秤取天然橡胶和丁苯橡胶放入开炼机中塑炼5-10min，依次加入有机蒙脱土、氧化锌、防老剂和促进剂，混炼10-20min，制得混炼胶；

（2）将上述步骤（1）的混炼胶放入平板硫化机的金属模具中进行硫化，硫化温度140-160℃，硫化时间10-20min，将硫化后的放入干燥箱中于200℃-250℃下，时间为30-50min，即得成品。

所述步骤（2）中的平板硫化机的金属模具的压力为50-80kg/cm²。

本发明的有益效果：

（1）本发明的拉伸强度在16-20 MPa之间，撕裂强度为34-40kN/m之间，其中实施例3（季铵盐改性蒙脱土为6份）尤为突出，与纯胶相比分别提高了68 %和55%，在邵尔硬度、拉断伸长率和300%定伸应力方面偶有明显的提高，这说明本发明具有高强度，高弹性，耐磨性好；

（2）本发明具有良好的抗湿滑性能，如图2和图3所知，季铵盐改性蒙脱土对天然橡胶和丁苯橡胶的共混胶起到了增容作用，且季铵盐改性蒙脱土实现了天然橡胶和丁苯橡胶同步硫化 , 起到了硫化相容剂的作用，使其具有更好的抗湿滑性能。

附图说明

图1本发明的实施例3制备的样品T EM 照片。

图2本发明的实施例3制备的样品的损耗因子图。

图3本发明的实施例3制备的样品的硫化热效应图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶65份、丁苯橡胶25份、季铵盐改性蒙脱土2份、 氧化锌5份、防老剂4020 2份、促进剂DM 10份和促进剂S 2.5份。

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料的制备方法，步骤如下：

（1）按重量份数秤取天然橡胶和丁苯橡胶放入开炼机中塑炼5-10min，依次加入有机蒙脱土、氧化锌、防老剂和促进剂，混炼10-20min，制得混炼胶；

（2）将上述步骤（1）的混炼胶放入平板硫化机的金属模具中进行硫化，压力为50-80kg/cm²，硫化温度140-160℃，硫化时间10-20min，将硫化后的放入干燥箱中于200℃-250℃下，时间为30-50min，即得成品。

实施例2

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶65份、丁苯橡胶25份、季铵盐改性蒙脱土4份、 氧化锌6份、防老剂4020 2份、促进剂DM 10份和促进剂S 2.5份。

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料的制备方法，步骤如下：

（1）按重量份数秤取天然橡胶和丁苯橡胶放入开炼机中塑炼5-10min，依次加入有机蒙脱土、氧化锌、防老剂和促进剂，混炼10-20min，制得混炼胶；

（2）将上述步骤（1）的混炼胶放入平板硫化机的金属模具中进行硫化，压力为50-80kg/cm²，硫化温度140-160℃，硫化时间10-20min，将硫化后的放入干燥箱中于200℃-250℃下，时间为30-50min，即得成品。

实施例3

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶70份、丁苯橡胶30份、季铵盐改性蒙脱土6份、 氧化锌5份、防老剂4020 1份、促进剂DM 9份和促进剂S 3份。

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料的制备方法，步骤如下：

（1）按重量份数秤取天然橡胶和丁苯橡胶放入开炼机中塑炼5-10min，依次加入有机蒙脱土、氧化锌、防老剂和促进剂，混炼10-20min，制得混炼胶；

（2）将上述步骤（1）的混炼胶放入平板硫化机的金属模具中进行硫化，压力为50-80kg/cm²，硫化温度140-160℃，硫化时间10-20min，将硫化后的放入干燥箱中于200℃-250℃下，时间为30-50min，即得成品。

实施例4

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶65份、丁苯橡胶25份、季铵盐改性蒙脱土8份、 氧化锌4份、防老剂4020 2份、促进剂DM 10份和促进剂S 2.5份。

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料的制备方法，步骤如下：

（1）按重量份数秤取天然橡胶和丁苯橡胶放入开炼机中塑炼5-10min，依次加入有机蒙脱土、氧化锌、防老剂和促进剂，混炼10-20min，制得混炼胶；

（2）将上述步骤（1）的混炼胶放入平板硫化机的金属模具中进行硫化，压力为50-80kg/cm²，硫化温度140-160℃，硫化时间10-20min，将硫化后的放入干燥箱中于200℃-250℃下，时间为30-50min，即得成品。

实施例5

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶65份、丁苯橡胶25份、季铵盐改性蒙脱土10份、 氧化锌5份、防老剂4020 2份、促进剂DM 10份和促进剂S 2.5份。

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料的制备方法，步骤如下：

（1）按重量份数秤取天然橡胶和丁苯橡胶放入开炼机中塑炼5-10min，依次加入有机蒙脱土、氧化锌、防老剂和促进剂，混炼10-20min，制得混炼胶；

（2）将上述步骤（1）的混炼胶放入平板硫化机的金属模具中进行硫化，压力为50-80kg/cm²，硫化温度140-160℃，硫化时间10-20min，将硫化后的放入干燥箱中于200℃-250℃下，时间为30-50min，即得成品。

对比例1

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料，由以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶70份、丁苯橡胶30份、季铵盐改性蒙脱土0份、 氧化锌5份、防老剂4020 1份、促进剂DM 9份和促进剂S 3份。

一种抗湿滑共混橡胶纳米复合材料的制备方法，步骤如下：

（1）按重量份数秤取天然橡胶和丁苯橡胶放入开炼机中塑炼5-10min，依次加入有机蒙脱土、氧化锌、防老剂和促进剂，混炼10-20min，制得混炼胶；

（2）将上述步骤（1）的混炼胶放入平板硫化机的金属模具中进行硫化，压力为50-80kg/cm²，硫化温度140-160℃，硫化时间10-20min，将硫化后的放入干燥箱中于200℃-250℃下，时间为30-50min，即得成品。

一、性能检测

硬度（邵尔A）按照GB/T 531-1999进行测试；拉伸强度和拉断伸长率按照GB/T 528-1998进行测试；撕裂强度按照GB/T 529-1999进行测定拉伸速率为50mm min-1。

1、对实施例1-5制备的抗湿滑共混橡胶纳米复合材料进行性能检测，并与对比例作对比，对比结果如表1（OTTM为季铵盐改性蒙脱土）。

表1实施例1-5制备的抗湿滑共混橡胶纳米复合材料理性指标与对比例对比表。

由表1可知，本发明实施例1-5的拉伸强度在16-20 MPa之间，撕裂强度为34-40kN/m之间，其中实施例3（季铵盐改性蒙脱土为6份）尤为突出，与纯胶相比分别提高了68 %和55%，在邵尔硬度、拉断伸长率和300%定伸应力方面偶有明显的提高，这说明本发明具有高强度，高弹性，耐磨性好。

如图1所示，本发明实施例3制备的样品500nm视野可知，灰色连续区域为天然橡胶连续相，深色不规则区域为丁苯橡胶分散相；200nm视野中看到季铵盐改性蒙脱土片层呈明显取向排列，其厚度在10nm以下，本发明实施例3制备的样品为典型纳米复合材料。

如图2所示，本发明实施例3制备的样品曲线光滑且仅出现一个tanδ峰值，这说明季铵盐改性蒙脱土对天然橡胶和丁苯橡胶的共混胶起到了增容作用，其具有更好的抗湿滑性能。

如图3所示，天然橡胶和丁苯橡胶共混胶出现两个明显的硫化放热峰，这说明天然橡胶和丁苯橡胶两相硫化速率不一致，而本发明纳米复合材料仅出现一个硫化放热峰，这说明本发明采用季铵盐改性蒙脱土实现了天然橡胶和丁苯橡胶同步硫化 , 起到了硫化相容剂的作用，使其具有更好的抗湿滑性能。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。