[发明专利]橡胶组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

众所周知，橡胶由于出色的高弹性，成为人民生产生活和国民经济的各个领域中不可代替的重要材料之一。在很多应用场合下，人们对橡胶的性能提出了越来越高的要求。为了提高橡胶材料的物理机械性能，橡胶的补强尤为重要，现阶段最常用的方法就是在橡胶中加入填料。

目前，最常用的橡胶补强填料为炭黑，它补强效果显著，在橡胶工业中占有十分重要的地位，但是加工污染性重、混炼能耗大，而且炭黑补强的橡胶制品色调单一。作为炭黑补强剂的替代品，二氧化硅、高岭土、滑石粉等也在橡胶工业中得到了较为广泛的应用。近年来，随着纳米技术和生物基高分子的发展，一些天然高分子材料作为补强剂也得到了较快的发展，如【CN103739898A】公开的一种木质纤维素补强橡胶的方法，然而纤维素只能部分替代炭黑，且补强效果有限。大部分橡胶补强剂表面存在大量的活性羟基使其呈现亲水性，与橡胶基体间的相容性差、界面粘合力低，粒子容易团聚，导致在橡胶基体中分散不良，影响补强效果，进而影响产品性能。

现在的填料改性技术通常只是提高填料在橡胶基体中的相容性或者分散性，对橡胶的交联结构(如交联密度)无显著影响，导致橡胶的拉伸强度等物理机械性能提高有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种橡胶组合物及其制备方法，以提高橡胶与补强剂之间的界面粘合力、提高补强剂的分散性，同时促进橡胶的交联，进而提高橡胶材料的机械性能。

基于上述目的，本发明提供的橡胶组合物，以重量份计，包括普通橡胶100份、环氧化橡胶5～100份、活性填料5～60份、氨基化合物0.05～5份、交联剂0.5～5份和橡胶助剂3～25份；

所述氨基化合物的结构通式为：R₀CH(R₁)-R₂，其中，

R₀为碳原子数为1～6的硅氧基和羧基中的一种，

R₁为氢原子、一个或多个氢原子被-NH₂取代的烃基和一个或多个氢原子被-NH₂取代的杂链基中的一种；

R₂为一个或多个氢原子被-NH₂取代的烃基和一个或多个氢原子被-NH₂取代的杂链基中的一种。

需要说明的是，杂链基是指主链上同时含有碳元素和其他元素(例如氧、氮、硫)的基团。

在本发明的一些实施例中，所述普通橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和丁腈橡胶中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述环氧化橡胶为环氧化天然橡胶、环氧化丁苯橡胶、环氧化乙丙橡胶、环氧化乙烯-醋酸乙烯酯橡胶中的至少一种，其中环氧基团的质量百分含量为0.02～40％。

在本发明的一些实施例中，所述活性填料为表面带有羟基的淀粉、纤维素、壳聚糖、甲壳素、二氧化硅和粘土中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述活性填料为淀粉纳米粒子，其中淀粉纳米粒子的粒径为50～300纳米。

在本发明的一些实施例中，所述交联剂为有机过氧化物和硫磺中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述橡胶助剂为促进剂、活化剂、软化剂、防老剂、抗水解剂或阻燃剂中的至少一种。

本发明还提供一种制备上述橡胶组合物的方法，包括以下步骤：

首先将普通橡胶和环氧化橡胶通过双辊开炼机或者密炼机塑炼，得到塑炼胶；

然后将所述塑炼胶、活性填料、氨基化合物、橡胶助剂、交联剂在40～100℃下加入双辊开炼机或者密炼机混炼，得到混炼胶；

最后将所述混炼胶在145～180℃下硫化5～30分钟，得到所述橡胶组合物。

在本发明的一些实施例中，所述活性填料选自淀粉纳米粒子，其中淀粉纳米粒子的制备方法包括以下步骤：

将二甲基亚砜、水、淀粉按照重量份配比100：5～15：0.5～5混合，得到淀粉混合物；

将淀粉混合物在70～90℃下搅拌反应0.5～2小时，得到澄清的淀粉溶液；

待淀粉溶液冷却后，向淀粉溶液中加入100～500重量份的乙醇溶液，得到悬浊液；

将悬浊液经超声或细胞粉碎机处理后，再经离心、洗涤、分离、干燥，得到淀粉纳米粒子。