[发明专利]一种二维共价有机骨架/丁苯橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二维共价有机骨架/丁苯橡胶复合材料及其制备方法。所述复合材料包括丁苯橡胶和二维共价有机骨架，所述丁苯橡胶和二维共价有机骨架的质量配比为100:0.1‑5；所述二维共价有机骨架包括羧基、氨基、羟基中的一种或两种以上基团。本发明的二维共价有机骨架/丁苯橡胶复合材料的力学性能较好，拉伸强度达到30‑45 MPa，断裂伸长率在560‑780%。该发明利用二维共价有机骨架的高比表面积、良好的稳定性和分子层上的活性官能团，可以有效地作为丁苯橡胶的补强填料。

技术领域

本发明涉及橡胶复合材料的制备技术领域。尤其涉及二维共价有机骨架/丁苯橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

橡胶是迄今为止唯一具有高弹性的材料，也是一种重要的战略性物质。橡胶制品如轮胎、胶管、密封件、传送带等，广泛应用于交通运输、农田水利、国防军工、航空航天等领域。丁苯橡胶（SBR）是丁二烯和苯乙烯的共聚物，70%用于轮胎业。其耐磨性较优，具有较低的磨耗量。耐热性、耐油性和耐老化性等性能也优于天然橡胶。然而，丁苯橡胶反式结构多，侧基上带有苯环，因而滞后损失大，生热高，弹性低，耐寒性也稍差，收缩大，生胶强度低，粘着性差。与此同时，丁苯橡胶是非自补强的橡胶，其强度低，需加入补强剂后方可使用。

补强剂可使得橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性能同时获得显著提高，如炭黑凭借比表面积高、结构稳定、表面活性好等补强要素，可以使合成橡胶的强度提高约10倍，因此在橡胶中占有重要地位。尤其是层状纳米结构作为补强剂，其在聚合物成型过程中能完成与聚合物的复合，而且石墨片层的结构将赋予纳米复合结构优良的力学性能，但上述结构在层状结构上具有三维特性，表面积小且活性位点不够，影响使用效果。

二维共价有机骨架（COF）是一类具有高度结晶结构和可调功能的多孔聚合物，通过共价键进行平面连接的有机单体组成，然后通过非共价相互作用以有序的方式相互堆叠，形成层状结构。COF具有低密度、高表面积、可调节的孔径和有序的孔道结构、良好的热稳定性和化学稳定性、结晶性好、单元结构可设计性等优点，被认为是一种新的分层材料来源，受到了极大的关注，因为它们不仅可以在高度取向的多层结构中获得，而且可以在一个分子水平的厚层中获得。其高比表面积、良好的稳定性和分子层上的活性官能团，应用于丁苯橡胶具有特别的效果。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中丁苯橡胶存在的力学性能差，机械强度不稳定影响使用效果的问题，提供一种二维共价有机骨架/丁苯橡胶复合材料及其制备方法。本发明提供的二维共价有机骨架/丁苯橡胶复合材料具有优异的力学性能等特点。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

本发明提出一种二维共价有机骨架/丁苯橡胶复合材料，其原料按照重量分数包括：丁苯橡胶100份、二维共价有机骨架0.1-5份、促进剂0.5-2份、氧化锌2-5份、硬脂酸0.5-3份、硫化剂0.5-3份、防老剂0.5-2份、增塑剂0-20份、填料0-20份；所述二维共价有机骨架包括羧基、氨基、羟基中的一种或两种以上基团；所述丁苯橡胶和二维共价有机骨架的质量配比为100:0.1-5。

进一步的，本发明所述的二维共价有机骨架为COF-1、COF-5、COF-8、COF-14和COF-43一种或者几种。

本发明所述促进剂为二硫化苯并噻唑（DM）、N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺（CZ）、二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）一种或者几种。

优选的，本发明所述的硫化剂为硫磺、一氯化硫、硒和碲一种或者几种。

优选的，本发明所述的填料为炭黑、碳酸钙、陶土、滑石粉一种或者几种。

优选的，本发明所述的活性剂为氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、乙醇胺一种或者几种。