[发明专利]一种粘土/天然橡胶复合材料

说明书

一种粘土/天然橡胶复合材料采用金属离子络合剂对粘土进行处理，以降低过渡金属离子含量，并采用分散剂多聚脂肪酸盐水杨酰亚胺制备粘土/天然橡胶(NR)复合材料以提高粘土/NR复合材料的物理性能和耐氧老化性能。当水杨酰亚胺用量为0.015份、粘土用量为50份、不添加偶联剂或环氧化天然橡胶时，所制得的粘土/NR复合材料具有优异的拉伸性能、抗撕裂性能、耐磨性能以及较低的压缩生热；粘土在天然橡胶基体中均匀分散。

所属技术领域

本发明涉及-种有机复合材料，尤其涉及一种粘土/天然橡胶复合材料。

背景技术

目前，国内外主要采用气相法白炭黑替代炭黑生产绿色轮胎。然而，工业化生产的白炭黑具有无定形结构，表面含有大量羟基而呈亲水性，与天然橡胶(NR)不相容，对NR无补强作用，必须通过添加偶联剂来改善白炭黑与NR之间的相容性；同时，大比表面积使白炭黑难以通过混炼方式均匀分散在橡胶基体中，需填充大量操作油以促进白炭黑在橡胶相的分散。气相法白炭黑和偶联剂价格昂贵，而大量填充操作油容易降低NR的物理性能，因此，采用其他廉价的矿物材料替代白炭黑，对绿色轮胎的发展具有重要意义。

红粘土是一种由二氧化硅、氧化铝、氧化铁等成分组成的天然矿产资源。与工业化生产的白炭黑相比，红粘土具有结晶形态结构，表面羟基数量少。独特的结构特征决定了红粘土易分散于NR中，并对NR产生补强作用。虽然复合材料的压缩生热有所降低，拉伸性能得到提高，但抗撕裂性能、耐磨性能和耐氧老化性能特别差，只适合力车轮胎和鞋底等低端产品的生产。玄武岩长期风化形成的粘土中存在一定量的过渡金属离子，这是导致复合材料耐氧老化性能下降的主要原因。

发明内容

本发明的目的是为了改善粘土的拉伸性能、抗撕裂性能及耐磨性能，设计了一种粘土/天然橡胶复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

粘土/天然橡胶复合材料的制备原料包括：粘土，砖红色，湛江地区玄武岩长期风化而形成；天然胶乳，海南白沙青年农场产品；水杨酰亚胺和焦磷酸钠，化学纯，国药集团化学试剂有限公司产品；分散剂多聚脂肪酸盐，总固形物质量分数为0.42，粘度(25℃)为300mPa·S，潍坊恒海化学有限公司产品；硅烷偶联剂KH-570和钛酸丁酯，南京曙光化工集团有限公司产品；环氧化天然橡胶(ENR)，牌号ENR-25，环氧化程度为25%。

粘土/天然橡胶复合材料的制备步骤为：将粘土用去离子水浸透，配制成总固形物质量分数约为0.2的浆液。用833μm筛网过滤，除去沙砾等杂质，然后采用研磨机进行研磨。浆液中加入氨水、水杨酰亚胺和多聚脂肪酸盐，自然沉降1d后，去除底层少量较粗的粒子。在搅拌下将粘土浆液加入新鲜胶乳中，同时按粘土质量的1%加人防老剂4010分散体。混合均匀后，采用质量分数为0.05的乙酸凝固。凝块熟化10h后进行压薄、造粒、干燥。按照GB/T6038-2006《橡胶试验胶料配料、混炼和硫化设备及操作程序》的规定，对粘土/NR复合材料进行混炼和硫化。试样在平板硫化机上硫化，硫化条件为150℃×t₉₀。