[发明专利]作为橡胶配混料中的ZnO的替代物的二氧化硅类纳米材料及其制备

说明书

一种二氧化硅类纳米材料，其通过将Zn盐的颗粒负载在二氧化硅纳米颗粒的表面上来构成。所述Zn盐选自Zn₃(PO₄)₂和Zn₂SiO₄中。

发明内容

本发明涉及一种新型的二氧化硅类的纳米材料，其可以发现在橡胶配混料中作为硫化活化剂的应用，并且因此可以作为ZnO的替代物。

最近，在例如充气轮胎等橡胶制品用配混料的领域中的研究课题之一集中在作为硫化活化剂的氧化锌(ZnO)的可能替代物上。

由于其可能的环境影响，如果不能完全消除的话，则要求ZnO的使用受到限制。

因此，需要一种在橡胶配混料中使用ZnO的替代物，其可以确保至少等于由ZnO活化的硫化方法的有效硫化方法，并且同时不会涉及环境特性的问题。

申请人已经制备了新的纳米材料，其可以完全代替配混料中存在的ZnO作为根据上述要求的硫化活化剂。

本发明的目的为二氧化硅类纳米材料的用途，二氧化硅类纳米材料作为在橡胶制品的制备用配混料中的硫化活化剂；所述用途的特征在于，所述二氧化硅类纳米材料通过将选自Zn₃(PO₄)₂和Zn₂SiO₄中的Zn盐的颗粒负载在二氧化硅纳米颗粒表面上来构成。

优选地，所述纳米材料的通过透射电子显微镜测量的尺寸等于或小于100nm。

优选地，Zn₃(PO₄)₂以相对于所述纳米材料的总重量为40～60重量％的量存在。

优选地，Zn₂SiO₄以相对于所述纳米材料的总重量为20～40重量％的量存在。

本发明的进一步目的为一种用于制备纳米材料的合成方法，所述纳米材料通过将选自Zn₃(PO₄)₂和Zn₂SiO₄中的Zn盐的颗粒负载在二氧化硅纳米颗粒表面上来构成；所述方法的特征在于，其包括：

-第一步骤，其中制备pH为7.5～9.5的水溶液A，并且所述水溶液A包含浓度为10～50mM的Zn(NO₃)₂^.6H₂O、浓度为16～160mM的1,1,1-三(羟甲基)乙烷和浓度为33.3～133.3mM的二氧化硅纳米颗粒；和

-第二步骤，其中(i)一旦将溶液A加热到30～50℃的温度，向溶液A中添加包含浓度为5～50mM的(NH₄)₂HPO₄的水溶液，或者(ii)一旦将溶液A加热到0～10℃的温度，向溶液A中添加包含浓度为30～300mM的原硅酸四乙酯的醇溶液。

优选地，所述方法包括制备SiO₂纳米颗粒的预备步骤，其中将包含浓度为30～300mM且pH为8～11的原硅酸四乙酯的醇溶液在搅拌下保持在20～40℃的温度。

优选地，一旦添加(NH₄)₂HPO₄的水溶液或原硅酸四乙酯的醇溶液，则将所得溶液在搅拌下保持18～30小时。

优选地，将(NH₄)₂HPO₄的水溶液或原硅酸四乙酯的醇溶液滴加至溶液A中。

优选地，所述原硅酸四乙酯的醇溶液的溶剂为乙醇。