[发明专利]纳米复合材料及其制备方法和硫化橡胶及其应用

权利要求书

1.一种纳米复合材料，其特征在于，所述纳米复合材料含有白炭黑、 氧化石墨烯和附着在白炭黑和/或氧化石墨烯表面的表面改性剂，所述表面改 性剂为能够对白炭黑和/或氧化石墨烯进行接枝改性的物质；其中，所述白炭 黑、氧化石墨烯和表面改性剂的重量比为1：(0.03-0.10)：(0.02-0.15)。

2.根据权利要求1所述的纳米复合材料，其中，所述表面改性剂为在 80-110℃下能够与白炭黑和/或氧化石墨烯的表面形成化学键的物质。

3.根据权利要求1或2所述的纳米复合材料，其中，所述白炭黑、氧 化石墨烯和表面改性剂的重量比为1：(0.03-0.07)：(0.05-0.10)。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的纳米复合材料，其中，所述表 面改性剂为分子结构中含有基团A和基团B的物质，其中，所述基团A为 选自碳碳双键、巯基和多硫键中的至少一种，所述基团B为选自羰基、酯 基、羧基、酸酐、羟基、环氧基、甲氧基和乙氧基中的至少一种；

优选地，所述表面改性剂为选自γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲 氧基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]二 硫化物、马来酸酐、马来酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲 基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和2-巯基丙酸和3-巯基丙酸中的 至少一种。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的纳米复合材料，其中，所述纳 米复合材料的比表面积为250-500m²/g，优选为270-400m²/g。

6.权利要求1-5中任意一项所述的纳米复合材料的制备方法，该方法 包括以下步骤：

(1)将白炭黑和氧化石墨烯在水中混合，将得到的混合物进行喷雾干 燥以获得固体；

(2)将步骤(1)得到的固体与表面改性剂混合，然后进行干燥。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(2)中，所述干燥的条件 包括干燥温度为80-110℃，优选为90-100℃；干燥时间为1-4h，优选为 2-3.5h。

8.由权利要求6或7所述的方法制备得到的纳米复合材料。

9.一种硫化橡胶，该硫化橡胶为将含有纳米复合材料、原料橡胶、硫 化剂和促进剂的混合物混炼、硫化而形成的产物，其特征在于，所述纳米 复合材料为权利要求1-5和8中任意一项所述的纳米复合材料。

10.根据权利要求9所述的硫化橡胶，其中，在所述混合物中，相对于 100重量份的原料橡胶，所述纳米复合材料的含量为30-80重量份，所述硫 化剂的含量为1-3.5重量份，所述促进剂的含量为1-4.5重量份；

优选情况下，相对于100重量份的原料橡胶，所述纳米复合材料的含量 为34-70重量份，所述硫化剂的含量为1.5-3.5重量份，所述促进剂的含量为 2-3.5重量份。

11.根据权利要求9或10所述的硫化橡胶，其中，所述原料橡胶为由 共轭二烯烃单体均聚或共聚得到的聚合物以及由共轭二烯烃单体与单烯烃 和/或非共轭二烯烃单体共聚得到的聚合物中的至少一种；其中，所述共轭二 烯烃为丁二烯和/或异戊二烯，所述单烯烃为选自乙烯、丙烯和苯乙烯中的 至少一种，所述非共轭二烯烃单体为选自乙叉降冰片烯、环戊二烯和间戊 二烯中的至少一种；

优选地，所述原料橡胶为选自聚丁二烯、聚异戊二烯、丁二烯-苯乙烯 共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的至少一种；所述原料橡胶的重均分子量为 20-50万。

12.根据权利要求9或10所述的硫化橡胶，其中，所述混炼的条件包 括混炼的温度为50-70℃，时间为12-24分钟；所述硫化的条件包括硫化的 温度为150-180℃，压力为10-15MPa，时间为18-42分钟。

13.权利要求9-12中的任意一项所述的硫化橡胶在制备轮胎材料中的 应用。