[发明专利]稀土助剂改性橡胶提高橡胶耐磨性的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及稀土助剂改性橡胶提高橡胶耐磨性的方法，属于橡胶助剂和橡胶制备领域。

二、背景技术

材料是社会生产和技术进步的物质基础与先导，上个世纪发展起来的高分子材料工业给人类社会带来了巨大的物质文明，橡胶作为高分子材料的重要组成部分，在轮胎制造方面具有其它材料不可替代的特殊功能，成为国民经济和日常生活中不可缺少的重要物质。随着经济的发展和社会的进步，人们对橡胶制品的要求越来越高，如：对轮胎橡胶的耐磨性、弹性等力学性能有了更高的要求，传统的橡胶助剂对它的力学性能提高有限，现在的技术已满足不了这种要求，所以急需开发新的橡胶助剂，提高橡胶的使用性能。

稀土橡胶助剂填充改性的研究已有很长的研究历史，稀土元素由于其独特的性质添加到橡胶中有其独特作用。稀土元素的主要作用有促进硫化、抗疲劳、提高热稳定性、补强作用、阻燃作用等。稀土助剂无毒无害，能显著提高橡胶的力学性能，而且用量少，价格低，能满足橡胶力学性能的特殊要求。稀土助剂最初填充主要以增量、降低成本为目的，随着材料科学的发展，超细粒子的开发，填充向增强、增韧等其它优异性能的方向发展。纳米材料在橡胶中应用的一个重要方面是制造高性能补强材料，研究表明，纳米材料可对橡胶起到补强作用，到目前为止在橡胶中应用的纳米材料主要有Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、CaCO₃和碳黑等。稀土纳米材料集稀土特性和纳米特性于一体，相互补充、宏扬，可谓“特-特”结合，相得益彰，必然会开创出非稀土纳米材料和稀土非纳米材料所不具有的综合优良特性。但稀土材料作为无机物材料与橡胶材料间的相容性差，因此难以保证复合材料的两相界面的良好亲和性，使稀土材料的在橡胶中的应用受到极大的限制。为此，应对稀土表面进行有机化改性，来解决上述间题。通过这种方法可使两种性能差异很大的材料界面连接起来，从而改善填充体系相容性，提高复合材料性能。

中国利CN101134819A报道了稀土或过渡金属掺杂炭黑改性橡胶的方法，所得到的硫化胶的定伸应力和拉伸强度得到提高，但未改变橡胶的耐磨性能。中国专利CN1219553A报道了稀土橡胶硫化促进剂可以促进橡胶硫化，但对提高橡胶的力学性能方面没见成效。中国专利CN1903924A报道了一种橡胶添加剂，可以改善橡胶硫化过程中的传热性与散热性，缩短硫化时间30％以上，但也没涉及其力学性能。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种对橡胶进行改性，提高橡胶耐磨性的稀土助剂改性橡胶提高橡胶耐磨性的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案和工艺步骤：

(1)首先采用比表面积≥50m²·g^-1，体积中心径为5～0.01μm，特别是2～0.05μm的超细稀土氧化物，该稀土氧化物是La₂O₃、CeO₂、Pr₆O₁₁、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Tb₄O₇、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃、Lu₂O₃、Y₂O₃和Sc₂O₃中的一种或一种以上的混合稀土氧化物。特别是CeO₂、或者含有CeO₂的混合稀土氧化物。

(2)取大比表面积、超细稀土氧化物质量0.5～10％的有机改性剂，如，磺酸盐类、硫酸酯类、磷酸酯类阴离子表面活性剂；以及硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂。配成浓度为0.1～10％溶液，溶于水的可以配成水溶液，不溶于水的可以配成醇溶液。采用湿法表面处理，将稀土氧化物分散到有机改性剂溶液中，搅拌、过滤、干燥，得到有机化表面改性的稀土助剂。