[发明专利]一种基于纳米材料改性的高性能复合材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种基于纳米材料改性的高性能复合材料及其制备工艺，属于复合材料领域，一种基于纳米材料改性的高性能复合材料及其制备工艺，包括有基体橡胶、纳米填料混合物和偶联剂，基体橡胶包括有丁苯橡胶、顺丁橡胶和天然橡胶，纳米填料混合物包括有白炭黑纳米粉、纳米黏土片和碳纳米管，偶联剂为硅烷偶联剂，可以通过使基体橡胶和纳米填料混合物进行混合，有效提高橡胶的耐寒性和韧性，使其在制作轮胎使用时，能够有效避免轮胎在冬天受冷变硬和出现裂纹的现象，提高轮胎的使用寿命和用车安全，并且通过偶联剂能够有效提高纳米填料混合物在基体橡胶内分散的均匀度，提高基体橡胶的改性效果，有效提高材料性能。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，更具体地说，涉及一种基于纳米材料改性的高性能复合材料及其制备工艺。

背景技术

复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。复合材料在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维增强复合材料，将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成；②夹层复合材料，由性质不同的表面材料和芯材组合而成；③细粒复合材料，将硬质细粒均匀分布于基体中；④混杂复合材料，由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。

高性能复合材料与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。高性能复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属。

随着现代科技的不断发展，纳米技术逐渐被大家所熟识，使用纳米材料对复合材料进行改进，能够有效提高复合材料的性能。但是现有的用于制作汽车轮胎的复合橡胶材料，由于其橡胶的本身性质，使轮胎在冬天较低温度下使用时，受低温影响使轮胎变硬或者使轮胎出现裂纹，影响轮胎的使用寿命和用车安全，故针对现有制作轮胎用的复合橡胶材料需要做进一步的改进。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于纳米材料改性的高性能复合材料及其制备工艺，可以通过使基体橡胶和纳米填料混合物进行混合，有效提高橡胶的耐寒性和韧性，使其在制作轮胎使用时，能够有效避免轮胎在冬天受冷变硬和出现裂纹的现象，提高轮胎的使用寿命和用车安全，并且通过偶联剂能够有效提高纳米填料混合物在基体橡胶内分散的均匀度，提高基体橡胶的改性效果，有效提高材料性能。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于纳米材料改性的高性能复合材料，包括有基体橡胶、纳米填料混合物和偶联剂，所述基体橡胶包括有丁苯橡胶、顺丁橡胶和天然橡胶，所述纳米填料混合物包括有白炭黑纳米粉、纳米黏土片和碳纳米管，所述偶联剂为硅烷偶联剂。通过使基体橡胶和纳米填料混合物进行混合，有效提高橡胶的耐寒性和韧性，使其在制作轮胎使用时，能够有效避免轮胎在冬天受冷变硬和出现裂纹的现象，提高轮胎的使用寿命和用车安全，并且通过偶联剂能够有效提高纳米填料混合物在基体橡胶内分散的均匀度，提高基体橡胶的改性效果，有效提高材料性能。

另外，本发明还公开了一种基于纳米材料改性的高性能复合材料的制备工艺，包括如下步骤：

S1.预混合：将基体橡胶和纳米填料混合物分别进行混合；

S2.预处理：在混合完成的纳米填料混合物内添加一定比例的偶联剂，并混合均匀，制得改性填料；

S3.混炼设备预处理：预先对混炼设备进行升温，升温完成后进行保温；