[发明专利]超支化聚合物接枝无机纳米粉体增强工程轮胎胎面胶性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超支化聚合物/纳米粉体协同增强工程轮胎胎面胶性能的方法，属于纳米材料改性胎面胶和橡胶配方技术领域。

背景技术

橡胶作为战略性的物资在国民经济中发挥着举足轻重的作用。传统的橡胶制造工业中，碳黑纳米粉体、白炭黑粉体作为橡胶不可缺少的补强剂，已被普遍使用。随着对橡胶产品性能要求的不断提高，如何进一步提高橡胶材料的性能是当前摆在橡胶工业技术领域的一个重大课题。纳米技术在橡胶改性领域有着非常广阔的前景。

随着我国各种公路、大型水利工程、采矿工程及诸多工程项目建设的开展，需要大量使用各种工程机械。特别是西部大开发、南水北调、西气东输等项目的实施下，市场对大型工程机械的需求进一步扩大。工程机械轮胎一般是在苛刻的环境下工作的，如：推土机、挖掘机、压路机等工程车，作业场地大，路面不平坦且有尖锐的碎石块、岩石、钉子和玻璃等杂物和酸碱环境等苛刻的条件，受硬物冲击大又经常性昼夜连续作业，轮胎胎面易被割伤或刺穿或出现崩花掉块等现象。尤其是在铜矿、铁矿等工作的工程机械，常常要接触很多腐蚀性物质，造成轮胎寿命急剧降低。

由于工作环境的特殊性，工程机械轮胎对轮胎负荷及耐酸碱腐蚀等能力要求大，要求胎面具有高强度、耐撕裂，良好耐磨及强耐酸碱等极佳综合性能轮胎，而传统轮胎配方技术及国外先进的技术壁垒使国内在开发高性能工程轮胎胎面材料时遇到了极大障碍，必须采取新技术突破，纳米材料及技术的发展为开发高性能胎面材料提供了新途径。

目前大多纳米粉体和橡胶分子间相容性差，形成“海岛”结构，给分散及加工带来很大困难，在此基础上用硅烷偶联剂配合使用在一定程度上解决纳米粒子和橡胶大分子相容性问题，但仍不能达到理想效果。

发明内容

本发明目的是提供一种超支化聚合物接枝无机纳米粉体增强工程轮胎胎面胶性能的方法。

为了达到上述目的，本发明采用下述的技术方案。

一种超支化聚合物接枝无机纳米粉体增强工程轮胎胎面胶性能的方法，其特征在于具有以下工艺过程和步骤：

步骤(a)：在烧瓶中按如下比例加入，每100ml无水乙醇中，加入1-10g无机纳米粉体和1-5mlγ-氨基丙基三乙氧基硅氧烷(KH550)，γ-巯基丙基三乙氧基硅氧烷(KH590)或者γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅氧烷(KH560)，超声30分钟，搅拌回流2-4h直到全部悬浮，反复洗涤，抽滤，110℃真空干燥10-24h后得到有机处理纳米粉体；

步骤(b)：在烧瓶中加入步骤(a)一种直接接枝(graft to)：所得带有氨基，巯基，羟基，环氧基的纳米粉体或者未经过有机改性的纳米粉体1-10重量份，溶剂20-100重量份，和含有端羟基，端羧基，端氨基或端环氧基的超支化聚合物1-50重量份，密封，反复抽氮气三次，超声处理30-1000min，在10-180℃下反应1-24h，抽滤，反复洗涤，10-180℃真空干燥，得到超支化改性纳米粉体；

步骤(c)：也可以采取原位接枝(graft from)的方法：以步骤(a)中带有氨基，巯基，羟基，环氧基的无机纳米粉体为核、用量为1重量份，以能与之反应的AB2为单体、用量为0.1-50重量份，以对甲苯磺酸或者三氟化硼乙醚等其他路易斯酸为催化剂、用量为0.1-10重量份，加入1-50重量份溶剂，在氩气或者氮气保护下0-180℃下反应1min-500h，直到反应完全，过滤，干燥得到改性粉体；或者将1-10重量份无机纳米粉体酰化后与1-50重量份多元醇或多元胺反应，然后与1-50重量份α-卤代酰卤反应，得到表面带有引发剂官能团的无机纳米粉体，然后以其为核，加入0.1-50重量份含双键的单体，加入0.1-5重量份催化剂或者0.1-5重量份配体和1-50重量份的溶剂，在氩气或者氮气保护下0-180℃下反应1min-500h，粘度有明显增加后停止反应，在甲醇中沉淀，将所得沉淀重溶于溶剂，抽滤，洗涤，20-180℃真空干燥，得到原位聚合高分子接枝的无机纳米粉体。

步骤(d)：在100重量份胶料中添加0.5-20重量份的超支化聚合物接枝无机纳米粉体，经充分混炼后得到生胶，经硫化成型后制得胎面胶表现出优异的增强协同效应和界面相容效应，拉伸强度和断裂伸长率有了较大程度提高，耐磨性能也有了显著提高。