[发明专利]一种纳米凹凸棒土/酚醛气凝胶的制备方法及其在制备耐磨汽车轮胎中的应用

说明书

本发明公开了一种纳米凹凸棒土/酚醛气凝胶的制备方法及其在制备汽车轮胎中的应用，原料选用橡胶80‑100份、白炭黑3‑8份、抗老化剂3‑6份、热稳定剂3‑4份、相容剂3‑5份，并添加纳米凹凸棒土/酚醛气凝胶颗粒阻燃剂3‑12份，制备汽车轮胎橡胶复合材料。该方法在汽车轮胎的橡胶中引入了纳米凹凸棒土/酚醛气凝胶颗粒，并进行了改性处理，以提高橡胶轮胎的耐磨性能。本发明方法制备的汽车轮胎的耐磨性强，韧性高，阻燃性能好。

技术领域

本发明属于汽车轮胎橡胶技术领域，具体涉及一种纳米凹凸棒土/酚醛气凝胶的制备方法及其在制备耐磨汽车轮胎中的应用。

背景技术

汽车轮胎对于现代的运输至关重要。橡胶复合材料是汽车轮胎的主要组成部分，其耐磨性能、阻燃性能、散热性能、抗湿滑性能和节能环保等都是非常重要的指标。

发展节能耐磨轮胎对轮胎行业至关重要。自2012年以来，汽车轮胎的燃油效率已被欧盟轮胎相关法规作为重要指标之一，我国自1988年开始高速公路的修建以来，规模发展迅速，截止至2019年年底，高速公路总里程达到14.96万公里，位居全球第一，近几年增长率趋缓也反映出国内高速公路建设布局日趋完善，因此必须发展具有高效阻燃的节能耐磨轮胎。轮胎的耐磨耗性和耐切割性是关乎轮胎使用寿命与汽车行驶安全性的重要因素，而现有的轮胎橡胶的生产路线，已不能满足国家对高性能且安全放心的汽车轮胎制造的要求，需要在轮胎耐磨性能上进行改性，以获得耐磨性好、阻燃能力强且适合远距离长时间运输的轮胎。另外，相比于在正常公路行驶的轻型轮胎，广泛应用于矿山、工地、重载荷装载机轮胎对胎体材料的耐磨性和耐切割性有更高的要求。

纳米凹凸棒土气凝胶是一种性能优异的纳米材料，其较高的孔隙率、膨胀体积和较大的比表面积，使其较原始凹凸棒土具有很好的分散特性，以及其优异的力学和热学性能使得纳米凹凸棒土气凝胶可作为补强材料应用于橡胶复合材料中。但纳米凹凸棒土本身具有很强的亲水性，较高的表面能并且极易发生聚集难以实现在橡胶中的均匀分散，阻碍了改善橡胶性能的可能性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种纳米凹凸棒土/酚醛气凝胶的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述纳米凹凸棒土/酚醛气凝胶的耐磨橡胶材料。

本发明的再一目的在于提供上述耐磨橡胶材料制成的重型载荷汽车轮胎。

本发明的技术方案如下：

一种纳米凹凸棒土/酚醛气凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将双酚A、四乙烯五胺和多聚甲醛分散于1，4-二氧六环中，冰浴下搅拌0.8-1.2h后，恢复至室温继续搅拌4-12h，得到BA-TEPA单体，其结构式为：

n＝10-100；

(2)将原凹凸棒土分散于超纯水中，搅拌0.8-1.2h，接着加入乙二酸，于120-160℃进行水热反应2-8h后，再与80-140℃热处理10-40h，洗至中性后得到纳米凹凸棒土；

(3)将步骤(2)制得的纳米凹凸棒土超声分散在体积浓度为50％的乙醇水溶液中，再加入壳聚糖和醋酸，搅拌20-25h，接着加入步骤(1)制得的BA-TEPA单体，搅拌均匀后加入甲醛，搅拌2-4min后静置以形成凝胶，最后老化，形成湿凝胶；

(4)将步骤(3)制得的湿凝胶用乙醇和水的体积比为1-3∶100的溶剂置换3-4d后，进行冷冻干燥，即得所述纳米凹凸棒土/酚醛气凝胶。

在本发明的一个优选实施方案中，所述双酚A、四乙烯五胺、多聚甲醛和1，4-二氧六环的比例为1-4mol∶1-4mol∶4-16mol∶100-500mL。

在本发明的一个优选实施方案中，所述原凹凸棒土与超纯水的质量比为1∶5-30，加入所述乙二酸至终浓度为0.5-5M。