[发明专利]一种镀铜微珠-橡胶复合材料及其制备工艺

说明书

一种镀铜微珠‑橡胶复合材料及其制备工艺，制备工艺包括以下步骤：步骤S1、对空心玻璃微珠进行清洗，获得清洁HGM；步骤S2、对清洁HGM进行多巴胺改性，获得HGM_PDA；步骤S3、硝酸银活化获得HGM_Ag；步骤S4、化学镀铜获得HGM_Cu；步骤S5、熔融共混：将橡胶、防老剂、炭黑、增塑剂、活性剂和活化剂加入密炼机中，混炼均匀后加入HGM_Cu，再次混炼均匀后加入硫化剂、促进剂继续混炼，混炼结束后出料、下片，获得复合材料，步骤S6、共硫化获得镀铜微珠‑橡胶复合材料。本发明提供的镀铜微珠‑橡胶复合材料兼具高强度、低密度、低磨耗以及良好的柔性和耐水压性，尤其适用于鞋底和海洋浮力材料中。

技术领域

本发明涉及橡胶复合材料技术领域，尤其涉及一种镀铜微珠-橡胶复合材料及其制备工艺。

背景技术

空心玻璃微珠(HGM)是一种玻璃质中空球体，其粒径为微米级别，密度低，约是普通填充料微颗粒比重的十分之一，但强度却比相同比重下的材料高出十到几十倍。优质的空心玻璃微珠是圆球形结构，壁厚均匀，表面瑕疵少，因而其具有优异的各向同性，将其添加至材料中能够尽可能地减少其对复合材料性能带来的损失，提升复合材料的刚性、硬度，是一种优良的材料比重改良剂。它的高强度和低密度使其成为海洋浮标和浮力模块中使用的复合泡沫的首选添加剂。尽管空心玻璃微珠的制造成本相对于其它类型的填料而言较高，但空心玻璃微珠的使用在经济上是有益的，因为即使在复合材料中添加少量(按体积分数5～20％)，也不仅能节省昂贵的原材料，而且还能赋予制造材料新的属性。不同行业使用空心玻璃微珠量的稳定增长和预测数据清楚地显示了空心玻璃微珠在涂料行业无可争议的前景，能够显著降低材料整体比重，减少有污染材料的使用，降低企业生产成本，提高经济效益。

空心玻璃微珠在环氧基树脂、聚氨酯等树脂中的研究较多，在橡胶中，空心微珠可以作为一种半补强剂使用。作为橡胶制品的功能填料，除了对空心微珠的粒径和外形有要求外，还要求微珠表面有一定的活性，可与橡胶长链分子发生交联或缠绕的活性基团。由于微珠表面稳定，在橡胶中直接或者大量添加时，存在空心微珠和橡胶界面差，相容性差，难分散等问题，从而降低材料的力学性能和使用寿命，因此需要对空心微珠进行表面改性。现有技术中常采用硅烷偶联剂以及铝酸脂，钛酸酯等对其改性，提高微珠与橡胶的结合，但是由于空心玻璃微珠表面羟基含量低、含水量小，硅烷偶联剂对其改性效果差，因此空心玻璃微珠在橡胶内的使用受到限制，有待改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种镀铜微珠-橡胶复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

步骤S1、对空心玻璃微珠进行清洗，获得清洁HGM；

步骤S2、对清洁HGM进行多巴胺改性，获得HGM_PDA；

步骤S3、硝酸银活化：将HGM_PDA浸渍于AgNO₃溶液中进行搅拌反应，反应结束后，经分离、洗涤、过滤获得HGM_Ag；

步骤S4、化学镀铜：将CuSO₄、NaC₄H₄O₆·4H₂O、DMAB、H₃BO₃混合搅拌均匀，获得镀液，将HGM_Ag分散于镀液中，持续搅拌施镀，施镀结束后，经分离、洗涤、过滤、干燥获得HGM_Cu；

步骤S5、熔融共混：将橡胶、防老剂、炭黑、增塑剂、活性剂和活化剂加入密炼机中，混炼均匀后加入HGM_Cu，再次混炼均匀后加入硫化剂、促进剂继续混炼，混炼结束后出料、下片，获得复合材料，

步骤S6、共硫化：通过平板硫化机对复合材料模压硫化，获得镀铜微珠-橡胶复合材料。