[发明专利]一种改性橡胶组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性橡胶，进一步地说，是涉及一种添加复合粉末的橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

纳米复合材料的主要特征是复合体系中分散相尺寸至少在一维上小于100nm，由于纳米尺度效应、大的比表面积以及强的界面相互作用，故其性能比传统的复合材料有更显著的提高。

目前，橡胶工业传统的补强剂有炭黑和白炭黑，但是由于这两种补强剂的视密度低，在加工过程中易产生飞扬，不可避免地对操作工人的身体造成伤害，所以，采用新型补强剂一直是大家关注的焦点。由于橡胶工业中广泛使用的无机填料(如陶土、滑石粉、云母粉、碳酸钙、二氧化钛等)只能达到微米级颗粒分散，通常不能对橡胶产生补强作用。近年来，随着聚合物/纳米复合材料技术的发展，能使无机纳米粒子(如粘土、碳酸钙等)与橡胶达到纳米级复合，从而使之产生很好的补强作用，这为新型橡胶补强方式和补强剂提供了一条很好的思路。

要获得分散均匀的橡胶/无机纳米粒子复合材料，通常需要对无机纳米粒子进行有机化处理，来提高聚合物和纳米粒子的相容性，以期达到纳米分散。无机纳米粒子有机化过程非常复杂，使得生产成本增大，而且产生的废水也能污染环境，所以，目前最有前途的工业化方法是直接采用无机纳米粒子不进行有机化处理来制备聚合物纳米复合材料。

本申请人于2003年4月3日申请的中国专利申请03109108.3(其授权公开号为CN 1239587C)中提供了一种包含有机弹性粒子和无机刚性粒子的复合粉末。这种复合粉末在塑料改性和制备热塑性弹性体中得到很好的应用。同时，本专利申请人于2003年10月29日申请的中国专利申请200310101795.7(其授权公开号为CN 1257939C)中采用这种复合粉末，无机粘土在聚酰胺中能够很好地剥离同时橡胶粒子在基体中均匀分散，复合粉末可以同时提高材料刚性、韧性和耐热性。但是，未涉及复合粉末在橡胶中的应用。

本专利采用含有无机纳米粒子的复合粉末填充改性橡胶，通过这种方法，复合粉末中的无机纳米粒子能够以纳米尺度均匀分散在橡胶中，这为制备橡胶/无机纳米粒子纳米复合材料提供了一种具有广泛工业化前景的方法。

发明内容

本申请人于2003年4月3日申请的中国专利申请03109108.3(其授权公开号为CN 1239587C)提供了一种包含有橡胶粒子及无机纳米粒子的复合粉末。这种复合粉末是通过将经辐照或不经辐照的橡胶胶乳和无机纳米粒子浆液等，按所需的干重的比例混合均匀，然后经干燥所制得的。发明人在中国专利申请3109108.3(其授权公开号为CN 1239587C)提供方法的基础上，制备一种包含有橡胶粒子及无机纳米粒子的复合粉末。这种复合粉末是通过将经辐照或不经辐照的一种(或多种)橡胶胶乳和一种(或多种)无机纳米粒子浆液等，按所需的干重的比例混合均匀，然后经干燥所制得的。发明人采用这种复合粉末改性橡胶，发现复合粉末中的未进行任何改性的无机纳米粒子可以在橡胶中均匀分散。

因此本发明的目的是提供一种含包含上述复合材料的橡胶组合物。本发明的另一目的是提供所述橡胶组合物的制备方法。

本发明的橡胶组合物，包含有共混的以下组分：橡胶和复合粉末，其中其中以橡胶重量为100重量份数计，复合粉末总重量为40～150份；更优选以橡胶重量为100重量份数计，复合粉末总重量为60～130份

在本发明的橡胶组合物中，所述橡胶包括现有技术所公开的各种类型合成橡胶以及各类弹性体中的一种或其组合。所述的合成橡胶优选丁苯橡胶、羧基丁苯橡胶、丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶等；所述的弹性体优选乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。

在本发明的橡胶组合物中，所述的复合粉末由橡胶粒子和无机纳米粒子复合而成，所述橡胶粒子和无机纳米粒子的重量比为70∶30～30∶70，更优选60∶40～40∶60。

以上所述的复合粉末中含有的橡胶粒子其自身凝胶含量为60％wt以上，优选为75％重量或更高。橡胶粒子的平均粒径为为50～500nm。所述橡胶粒子的种类选自以下橡胶种类中的至少一种：丁苯橡胶、羧基丁苯橡胶、丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶等。