[发明专利]一种橡胶复合材料及其制备方法

说明书

发明公开了一种橡胶复合材料及其制备方法。所述的橡胶复合材料由橡胶、补强填料、钝化剂和助剂组成，其中，补强填料由改性黑色页岩粉和高耐磨炭黑按1：2的重量比组成，所述改性黑色页岩粉按下述方法制备：取硅烷偶联剂分散于乙醇中，加入黑色页岩粉，搅匀后回流反应，所得反应物过滤，滤饼洗涤，干燥，即得；其中，乙醇的体积分数为70‑100％；基于100重量份的橡胶，补强填料的用量为30‑40重量份；所述钝化剂的用量为改性黑色页岩粉用量的0.2‑0.3倍。将所得改性页岩粉与高耐磨炭黑按特定配比组成补强体系，相对于仅采用高耐磨炭黑的补强体系，不仅降了低成本，同时也提高了所得胶料的拉伸强度和扯断伸长率。

技术领域

本发明涉及一种橡胶复合材料及其制备方法，属于橡胶材料技术领域。

背景技术

橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。橡胶不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。可见，橡胶行业的产品种类繁多，其前景十分广阔。

橡胶部件如轮胎等通常由橡胶、炭黑和和各种助剂制成。橡胶按原料分为天然橡胶和合成橡胶。其中天然橡胶具有优良的绝缘性、可塑性和耐介质性能等优点，广泛应用于交通运输、医疗卫生、气象测量及日常生活等众多领域，但在一些应用环境中天然橡胶制品表现出抗拉强度和耐撕裂性能不足的劣势，从而限制了它的应用。

炭黑是橡胶工业最常用的补强性填料，但随着能源的日益紧张和人们对生态环境的关注，非炭黑类橡胶补强填充体系的需求量逐年增大，在传统的白炭黑、碳酸钙、陶土等种类之外，人们也在寻求在橡胶中使用一些新的填料，如蒙脱土、粘土矿物等。如公开号为CN102504368A的发明专利，公开了一种用油页岩灰渣改性橡胶，配方按质量份数为：碳化油页岩灰渣20-40份、炭黑60-80份、生胶100份、硬脂酸4份、氧化锌5份、硫粉1.5份、促进剂1.5份。方法是将提油后的油页岩灰渣粉碎至＜300目；放入高温炉中焙烧，隔绝空气保温，随炉冷却制成碳化油页岩灰渣；将碳化油页岩灰渣、生胶、炭黑、硬脂酸、氧化锌、硫粉和硫化促进剂装入混炼机中；在一定温度条件下混炼；冷却后在平板硫化仪中成型。该发明充分利用了油页岩灰渣中残余的有机物残体，使其变废为宝，所得样品的机械性能达到GB3778-94标准。但该发明配方需要使用大量(60-80份)的炭黑进行补强才能达到GB3778-94标准中规定的机械性能。又如公开号为CN103923360A的发明专利，公开了一种轮胎用耐磨橡胶，由以下重量份的原料制成：天然橡胶60-80、聚氨酯橡胶30-50、丁苯橡胶20-40、硫磺1-2、促进剂TMTD1-2、促进剂NOBS0.5-1、促进剂MDB1-1.5、蓖麻油酸锌1-2、硬脂酸铅2-3、氧化钙2-3、N-环己基硫代酞酰亚胺0.1-0.5、炭黑N660 35-45、对氨基苯甲酸3-5、微晶石蜡2-4、纳米氮化硅5-10、锭子油10-15、磷酸三甲苯酯12-18、甲基硅酸季戊四醇酯5-10、防老剂BLE1-2、防老剂SP1-2、改性填料15-25。其中，改性填料的制备方法为：(1)按重量比4-8:3-5:2-3称取夕线石、油页岩、凹凸棒土混合均匀，粉碎，过筛，然后在650-750℃纯NH₃气氛下煅烧0.5-1h，再在360-420℃纯H₂气氛下煅烧1-2h，自然冷却至室温；(2)取相当于矿物填料重量30-40％的20-25％纳米硅溶胶、3-5％的油酸三乙醇胺、1-2％的吐温60、2-3％的3-氨丙基三乙氧基硅烷混合均匀，再加入步骤(1)处理的矿物填料，在50-60℃水浴温度下搅拌20-30min，抽滤，烘干；(3)取相当于矿物填料重量1-2倍量的天然胶乳与步骤(2)处理后的矿物填料混合均匀，然后加入混合物重量2-3％的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、4-6％的辛烯基琥珀酸酯化淀粉、3-5％的纳米氮化硅、2-3％的柠檬酸、1-2％的8-氨基萘-1,6-二磺酸，搅拌2-3h，烘干，粉碎，过筛即可。该发明所述胶料具有较好的耐磨性以及较高的拉伸强度(19-21MPa)、断裂伸长率(581-593％)和撕裂强度(51.8-53.9KN/m)，但是，该胶料不仅需要较大量(35-45份)的炭黑进行补强，其中用到的页岩粉还需要繁琐的改性步骤。

发明内容