[发明专利]蒙脱土/天然橡胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒙脱土/天然橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

蒙脱土具有特殊的片层结构，层与层之间空隙特别大，可将有机物引入层间，制得有机蒙脱土，使其层间距更大；层间具有钠、钙、等阳离子，利用这些层间阳离子的可交换性以及蒙脱土在水中的可膨润性，通过离子交换反应将一些有机离子置换到蒙脱土的层间，改善蒙脱土的有机浸润性，提高其与有机物的相容性，蒙脱土有着独特的性质，较大的化学活化表面性，较高的阳离子交换能力；有异常的含水特征的层间表面，还有强烈改变液体流动特性的能力等。

蒙脱土作为橡胶的补强剂已经被广泛研究，为了提高蒙脱土在橡胶中的分散性能，主要采用的是插层法，目的是将蒙脱土的片层打开，增加片层之间的距离或者达到剥离的状态，有利于蒙脱土在聚合物中的分散，从而提高聚合物的性能。目前常用的方法有：单体原位聚合插层法、溶液插层法、胶乳插层法、熔体插层法、液体橡胶插层法和大小分子结合插层法等。然而这些方法最终获得的剥离态蒙脱土量少，即使获得的片层结构的蒙脱土，在橡胶复合材料制备过程中又会重新发生团聚。从而降低了复合材料的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒙脱土/天然橡胶复合材料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的所述的蒙脱土/天然橡胶复合材料，以100份的天然橡胶为基准，含有重量5～50份的改性蒙脱土；

所述改性蒙脱土是由如下重量份数的组分制备的：

有机化蒙脱土   100份

石墨烯   5～20份

偶联剂   0.5～2份

所述的有机化蒙脱土选自烷基铵盐或氨基酸改性的蒙脱土，所述烷基铵盐如十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨乙酯三甲基氯化铵、对(乙烯基苯)三甲基氯化铵或十六烷基二甲基烯丙基溴化铵等，所述氨基酸如α-氨基酸、苯丙氨酸或天冬氨酸等；有机化蒙脱土的制备方法，可参见毛独明等2012年发表在《高分子材料科学与工程》第3期的文章《有机化试剂结构对粘弹性大分子插层蒙脱土的影响》文献的报道；

所述偶联剂选自钛酸酯、Si-69、硬脂酸或硼酸酯；

其中：钛酸酯为异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯，可采用南京曙光化工集团有限公司牌号为NDZ-201产品；

Si-69的化学名称为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，采用南京曙光硅烷化工有限公司牌号为KH-845-4的产品；

所述改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：

（1）氧化石墨烯的制备

将氧化石墨配成重量含量为8～12%，优选10%的水悬浮液，加热至58～62℃，优选60℃，反复超声4～5次，每次0.5～1.5小时，然后静置20～24ｈ，取上层分散液，将其加热至58～62℃，优选60℃，反复超声4～5次，每次0.5～1.5小时，离心分离，取上层清液，用0.22μｍ的微孔滤膜过滤，得到氧化石墨烯溶液；

（2）石墨烯的制备

将浓度为95～98%的水合肼加入步骤（1）制备的氧化石墨烯，升温至75～85℃，优选80℃，回流22～26ｈ，得到石墨烯；

所述的水合肼的体积用量为氧化石墨烯溶液的40～50%；

（3）蒙脱土悬浮液的制备

将有机化蒙脱土与水搅拌混合，获得蒙脱土悬浮液，蒙脱土的重量含量为18～22%；

（4）改性蒙脱土的制备

将步骤（1）获得的氧化石墨烯溶液、步骤（2）获得的石墨烯悬浮液混合溶液和偶联剂加入步骤（3）的蒙脱土悬浮液，60～90℃，搅拌6～10小时，即可获得改性蒙脱土悬浮液；

优选的，所述蒙脱土/天然橡胶复合材料，各个组分的重量份数为：

所述天然橡胶为天然胶乳，重量固含量为60%；

所述促进剂DPG为二苯胍，促进剂NOBS为2-苯并噻唑基-N-吗啉基硫醚，促进剂CZ为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；

所述防老剂RD为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物，防老剂4010为N-环己基-N-苯基对苯二胺；

本发明的蒙脱土/天然橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：