[发明专利]一种纳米二氧化硅/炭黑高分散的环氧化天然橡胶母炼胶制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及母炼胶的制备方法，特别涉及纳米二氧化硅、炭黑高分散于环氧化天然橡胶母炼胶制备方法。

【背景技术】

环氧化天然橡胶(ENR)是天然橡胶(NR)经化学改性，在橡胶分子链的双键上接上环氧基而制成，由于引入了环氧基团，使橡胶分子的极性增大，分子间的作用力加强，从而使ENR产生了许多独特的性能，优异的气密性、良好的耐油性、与其他材料间的良好粘合性，特别是制成轮胎胎面胶时，湿路面抓着力高且滚动阻力低的性能，两项性能在轮胎胎面上完美地结合起来，因此，ENR在制备绿色轮胎有广泛的应用前景。但是ENR力学性能较差，特别是耐磨性能差，必须要寻找合适的填料体系填充补强之，以达到制备轮胎之用。

炭黑是制备轮胎传统的补强填料，但是，只用炭黑填充补强的轮胎已经不能达到当今低碳社会对绿色轮胎的要求。纳米二氧化硅填充补强橡胶制备的轮胎可以提高湿滑路面的抓着力和降低胎面的滚动阻力符合制备绿色轮胎已是不争的事实，但是其耐磨性还未达到炭黑填充补强轮胎的要求，因此，纳米二氧化硅还不能完全取代炭黑填充橡胶制备轮胎，利用纳米二氧化硅、炭黑的协同作用，填充橡胶达到补强且符合绿色轮胎目的。但是纳米二氧化硅粒子表面作用能强，易团聚，形成聚集态结构；炭黑总是以聚集体的形态存在，表面润湿性低，致使分散性能差。常用的补强剂纳米二氧化硅、炭黑，干胶状态加入，在混炼过程中橡胶“吃粉”困难，粉体飞扬，对环境产生污染，还严重危害操作人员的身体健康，而且补强剂在橡胶中分散不好，特别是纳米补强剂在橡胶中易团聚，严重影响补强效果。

因此，迫切需要提供一种纳米二氧化硅/炭黑高分散的环氧化天然橡胶母炼胶制备方法，以满足制造绿色轮胎发展的要求。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种能使纳米二氧化硅、炭黑高分散在环氧化天然橡胶母炼胶制备方法，制备高性能轮胎胎面胶提供母炼胶。

具体地说，本发明提供了先将用硅烷偶联剂进行改性的纳米二氧化硅、氧化剂液相氧化炭黑用去离子水超声分散，然后加入环氧化天然胶乳中，搅拌，最后蒸汽凝固或凝固剂凝固，干燥，得到高分散纳米二氧化硅、炭黑填充的环氧化天然橡胶母炼胶。

本发明所述的纳米二氧化硅/炭黑高分散的环氧化天然橡胶母炼胶的制备方法，作为纳米二氧化硅，选用沉淀法、气相法纳米二氧化硅；作为炭黑，可选N110、N220、N234、N326、N330、N339、N375、N539、N550、N660、N754，优选N330、N220、N375；作为硅烷偶联剂，可选Si-69、KH550、KH560、KH570、A151、A189，优选Si-69、KH560、A151；作为氧化剂，可选硝酸、过硫酸铵、过氧化氢，优选过硫酸铵、过氧化氢；作为环氧化天然胶乳，可选自天然胶乳通过环氧化反应制备的环氧化程度为10～50％、总固体含量为20～25％的环氧化天然胶乳，优选环氧化程度为25％～50％、总固体含量为20～25％的环氧化天然胶乳；作为凝固剂，可选甲酸、乙酸、无水乙醇，优选无水乙醇。

因此，本发明所述的纳米二氧化硅/炭黑高分散的环氧化天然橡胶母炼胶制备方法，包括如下步骤，其中的组分均为干重量份：

a、纳米二氧化硅的改性：称取1～30份的硅烷偶联剂液体，加入1～100份的无水乙醇和去离子水，同时用0.01～0.2份三乙胺调节pH至8～9，待水解1～6h后加入到已称取的1～20份纳米二氧化硅中，搅拌反应24h后离心、洗涤、冷冻干燥，得到改性的纳米二氧化硅，备用。

b、炭黑的改性：称取1～20份的炭黑，加入1～100份的去离子水，超声分散，同时加入1～30份的氧化剂，搅拌反应36h后离心、洗涤、冷冻干燥，得到氧化改性的炭黑，备用。

c、纳米二氧化硅/炭黑高分散的环氧化天然橡胶母炼胶的制备：称取0.5～30份(a)得到的改性纳米二氧化硅、(b)得到的氧化改性炭黑，用1～100份的去离子水超声分散，缓慢滴加机械搅拌的100份的环氧化天然胶乳中，体系再搅拌0.5～10h后，用0.01～10份的凝固剂凝固或蒸汽凝固，压绉，造粒，最后用热风或微波干燥得到纳米二氧化硅/炭黑高分散的环氧化天然橡胶母炼胶。

【本发明的技术关键点】