[发明专利]一种少炭黑型三元乙丙橡胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种少炭黑型三元乙丙橡胶及其制备方法。所述少炭黑型三元乙丙橡胶由改性纳米晶纤维素、炭黑、三元乙丙橡胶复合而成；首先通过溶胶‑凝胶法利用硬脂酸钠对纳米晶纤维素进行表面改性，再采用混炼法，制备改性纳米晶纤维素大量代替炭黑用量的三元乙丙橡胶复合材料。本发明在传统三元乙丙橡胶加工工艺配方的基础上使用了改性纳米晶纤维素，混炼过程中可以大大减少炭黑的使用，同时拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、抗老化能力等性能都能得到保持。

技术领域

本发明涉及一种少炭黑型三元乙丙橡胶及其制备方法，属于橡胶材料技术领域。

背景技术

未添加填料的橡胶强度较低，很难满足实际使用的需求，为了提高橡胶材料的各项性能并降低成本，通常要在橡胶中加入填料进行增强。橡胶的增强是指能够使橡胶的性能，如定伸应力，拉伸强度，撕裂强度，耐磨性能以及硬度等获得明显提高，还可以赋予橡胶诸多其它特殊的性能。传统的橡胶增强填料主要有炭黑和白炭黑两种，传统填料虽然增强性能优异，但为不可再生资源，且在加工过程粉尘污染严重、耗能大、用量多，制得橡胶成品难以降解和回收利用。与传统填料材料相比，新型纳米填料由于其尺寸小、比表面积大、反应活性高等特点而呈现出不同于传统材料的特殊性能。

在众多的纳米材料中，纳米晶纤维素(Nanocrystalline Cellulose，简称NCC)是一种来源广泛、制备简单、环境友好且可生物降解的生物高分子材料。与其他增强填料相比，NCC的结晶结构完善，长径比大，长度300-500nm，直径30-50nm，密度低，是钢的五分之一，强度大，是凯夫拉纤维的2倍，且具有优良的力学性能，将其作为绿色环保的新型橡胶增强填料可以改善橡胶的降解性，缓解资源紧张和环境压力，实现可持续发展。

专利文献CN107722396B公开了一种木质素/炭黑/丁腈橡胶复合材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)先将丁腈橡胶、木质素、炭黑混炼5～20min，木质素为造纸工业中碱法制浆所得到的副产物碱木质素，或木质纤维素发酵制乙醇提取的酶解木质素，或有机溶剂法从木质纤维素中提取的有机溶剂木质素，丁腈橡胶为丙烯腈和丁二烯的共聚物，其中丙烯腈含量为20～50wt％，炭黑为橡胶补强炭黑；(2)加入配位硫化剂，继续混炼5～20min，配位硫化剂为ZnCl₂、CaCl₂、FeCl₃、CuCl₂或CuSO₄中的至少一种；(3)加入硫化助剂和单质硫S，混炼5～20min，硫化助剂为ZnO、硬脂酸、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺CZ和二硫化二苯骈噻唑DM中的至少一种，硫化助剂为5质量份ZnO、2质量份硬脂酸、1.5质量份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺CZ和0.5质量份二硫化二苯骈噻唑DM；(4)出料，压片，熟化，硫化成型，即得到木质素/炭黑/丁腈橡胶复合材料。

专利文献CN106009138B公开了一种橡胶生产用复合功能补强剂及其制备方法，包括以下步骤：(1)将所有原料混合均匀，送入干燥机内进行干燥，然后把物料投入超细磨磨至97％以上的物料达到700目以上即可，原料为赤泥、调整剂和分散剂；赤泥为烧结法氧化铝生产产出的废渣；调整剂为硬脂酸和石膏；硬脂酸和石膏的重量比为1：8-10；分散剂为磷酸钙；赤泥、调整剂和分散剂的重量比为：8-12：0.8-1.2：0.8-1.2。

上述专利文献对橡胶的传统配方进行调整，减少了炭黑的使用量。然而，上述用于代替炭黑的增强填料或制备过程复杂，不利于规模化生产，或在橡胶加工过程中容易产生废气、废渣等物质，无益于环境保护。目前尚未见更简单、更高效的代替炭黑增强三元乙丙橡胶制备方法及产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统橡胶配方中，炭黑的使用量较多的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种少炭黑型三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将硬脂酸钠/乙醇水溶液加入到纳米晶纤维素(NCC)水分散液中，混合均匀后，加热反应；