[发明专利]纳米材料改性橡胶V带

说明书

技术领域：

本发明属于橡胶V带开发改性技术领域，特别涉及一种纳米材料改性橡胶V带及其制造方法。

背景技术：

氧化锌作为硫化活性剂在橡胶中的应用已较为普遍，在硫化过程中，氧化锌与促进剂、硫化剂、硬脂酸、橡胶大分子链以及相应的中间产物都能发生反应。目前在橡胶工业中应用较多的是间接法氧化锌，其纯度约为99.7％，粒径为0.10～0.27um。以生胶为100份计，氧化锌的传统用量为5份。然而，当氧化锌用量为3～5份时，将出现硫化速度减慢，物理力学性能下降等问题。这是由于普通氧化锌的粒径大、比表面积小、活性较低所致。

发明内容：

为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于公开一种新型纳米材料改性橡胶V带，它采用纳米氧化锌材料代替间接法氧化锌；采用纳米碳酸钙代替软质半补强碳黑，能进一步提高橡胶的化学反应性和耐磨性，改善V带的物理力学性能和动态疲劳性能。

纳米氧化锌及纳米碳酸钙超细微粒材料是一种新型的功能材料，其在磁、光、电、抗菌消毒、紫外屏蔽方面具有特殊性能和用途。纳米碳酸钙比表面积很大，与橡胶复合后，在纳米无机粒子与橡胶基体间产生很强的界面相互作用，使纳米无机粒子的刚性、热稳定性、尺寸稳定性与橡胶的韧性、加工性能等有机的结合起来，从而使橡胶纳米复合材料具有优于相同组分常规聚合物复合材料的力学、热学性能，成为一种高性能、多功能的新型复合材料，同时也能克服半补强碳黑加工过程的严重粉尘污染问题。采用纳米氧化锌超细微粒材料代替间接法氧化锌材料制成的纳米材料改性橡胶V带，能进一步提高橡胶的化学反应性。

纳米超细微粒材料可赋予橡胶V带新的性能，具体表现为如下特殊性能：高表面活性、抗菌消毒性、吸收和散射紫外线的能力、光催化性能、非迁移性能、荧光性、压电性、导电性。

为此，本发明的技术目的是这样实现的：

一种纳米材料改性橡胶V带，包括橡胶基体、硫化剂、促进剂、硬脂酸、防老剂、软化剂和炭黑，进一步还包括：纳米氧化锌和纳米碳酸钙，以橡胶基体为100份计，所述的纳米氧化锌为2.5～10份，纳米碳酸钙为5～50份。

所述纳米材料改性橡胶V带各组分的质量份如下：

橡胶基体，100；硫化剂，0.5～5；促进剂，0.5～5.0；纳米氧化锌，2.5～10；硬脂酸，0.5～2.5；防老剂，0.5～5.5；炭黑，5～50；纳米碳酸钙，5～50；软化剂，2～15。

作为优选，所述组分中还包括羧基化聚丁二烯，以橡胶基体为100份计，羧基化聚丁二烯为0.5～10份。

作为优选，所述的软化剂为树脂和任选芳烃油、环烷油中的一种。

作为优选，所述的硫化剂为硫磺，软化剂为古马隆和松焦油。

作为优选，所述纳米材料改性橡胶V带各组分的质量份可以为：

橡胶基体，100；硫磺，2.0；促进剂，0.8；纳米氧化锌，3～5；硬脂酸，1.5；防老剂，2.0；炭黑，5～40；纳米碳酸钙，7～46；古马隆，3.0；松焦油，5.0；羧基化聚丁二烯，1.5～4。

进一步的，所述纳米材料改性橡胶V带各组分的质量份可以优选一为：

橡胶基体，100；硫磺，2.0；促进剂，0.8；纳米氧化锌，3；硬脂酸，1.5；防老剂，2.0；炭黑，30；纳米碳酸钙，17；古马隆，3.0；松焦油，5.0。

所述纳米材料改性橡胶V带各组分的质量份可以优选二为：

橡胶基体，100；硫磺，2.0；促进剂，0.8；纳米氧化锌，4.5；硬脂酸，1.5；防老剂，2.0；炭黑，30；纳米碳酸钙，15.5；古马隆，3.0；松焦油，5.0；羧基化聚丁二烯，2。

本发明首先进行橡胶混炼工艺，先加入橡胶基体，再加入纳米氧化锌、纳米碳酸钙及羧基化聚丁二烯改性剂，然后按常规混炼工艺选择硫磺、促进剂、硬脂酸、防老剂、炭黑和软化剂分批量加入进行混炼，经压延出片、成型、硫化，制得本发明的橡胶V带。

由于橡胶为疏水性高聚物，纳米碳酸钙为亲水性无机填料，二者结构性能差异太大，无法相容，纳米碳酸钙在橡胶共混结构中结团，从而导致橡胶物理性能变差。本发明优选羧基化聚丁二烯作为分散剂，可使纳米粒子借助于自身的羟基和羧基化聚丁二烯中羧基发生接枝反应，使纳米碳酸钙表面改型，转变为疏水性，同时增加韧性。由于在橡胶中实现纳米级分散，可大大提高橡胶的耐磨性和压缩永久变形性，提高V带的抗疲劳性能。

端羧基聚丁二烯中的羧基和纳米超细微粒材料表面的羟基通过加成-消除机理发生酯化反应：