[发明专利]一种基于纳米SiO2-石墨氧化物的天然胶乳复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米SiO2-石墨氧化物的天然胶乳复合材料的制备方法。

背景技术

纳米SiO₂和石墨均可以增强天然橡胶材料。目前的各种工艺中，往往把SiO₂和石墨单独使用来增橡胶并提高其稳定性。本专利首次通过官能团反应将纳米SiO₂固定于改性石墨的表面，并将这种新型的纳米SiO2-石墨氧化物复合材料添加到天然胶乳中。本方法不仅能有效将石墨进行了剥离，还可以抑制纳米的SiO₂团聚。从而有效提高天然橡胶材料的综合性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米SiO2-石墨氧化物的天然胶乳复合材料的制备方法，主要应用于手套、胶管、气球、海绵、避孕套、胶丝等产品，使上述产品具有良好的力学和耐老化性能。克服了传统胶乳制品的贮存期短、使用寿命短、易老化发粘、耐撕裂性能差等问题。

本发明包括天然胶乳、纳米SiO₂和改性石墨，先通过对纳米二氧化硅进行表面改性，使其表面含有氨基。同时采用Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化改性，控制所得石墨氧化物的碳元素含量为60％至84％，氧元素含量为15％至38％。然后让改性纳米二氧化硅和石墨氧化物反应，制备表面含有纳米二氧化硅的改性石墨，最后将此纳米SiO₂-石墨氧化物添加到天然胶乳中，得到性能优良的天然胶乳复合材料。

所述的改性纳米SiO₂的制备

取气相纳米二氧化硅(平均粒径在7～40nm之间，比表面积在100～400m²/g之间)100g，加入到1000ml无水乙醇(也可以用甲醇，异丙醇，丁醇等代替)，超声分散均匀后，缓慢加入10至30mL硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷或N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，于20至40度下反应12至24小时后，离心，得到含有氨基的气相纳米二氧化硅。

纳米SiO₂-石墨氧化物复合材料的制备

取Hummers法所得的石墨氧化物100g，加入2000mL蒸馏水中，分散均匀。另取50至20g改性后的纳米SiO₂，加入到1000至400g蒸馏水中，分散均匀。然后将石墨氧化物的分散溶液和纳米SiO₂的分散溶液混合，于20至40度下，反应12至24小时，离心得到纳米SiO2-石墨氧化物复合材料。

所述的纳米SiO₂-石墨氧化物/天然乳胶复合材料

取上述纳米SiO₂-石墨氧化物复合物50g，加入到1000ml蒸馏水中，强力搅拌，至分散均匀后加入到60％浓缩天然胶乳或预硫化天然胶乳，强力搅拌，然后于50℃干燥24小时，即得到均匀分散的纳米SiO2-石墨氧化物/天然乳胶复合材料。本方法所制备的复合材料具有综合性能优良。与未添加纳米SiO₂-石墨氧化物复合材料的天然胶乳相比，所制备的纳米SiO₂-石墨氧化物/天然乳胶复合材料的抗张强度提高了40-80％。热分解温度提高了5-10度。

本发明与未添加纳米SiO₂-石墨氧化物复合材料的天然胶乳相比，所制备的纳米SiO₂-石墨氧化物/天然乳胶复合材料的抗张强度提高了40-80％。热分解温度提高了5-10度。

具体实施方式

实施例1

取气相纳米二氧化硅(平均粒径在7～40nm之间，比表面积在100～400m²/g之间)100g，加入到1000ml无水乙醇中，超声分散均匀后，缓慢加入10至30mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，于20至40度下反应12至24小时后，离心，得到含有氨基的气相纳米二氧化硅。

另取Hummers法所得的石墨氧化物100g，加入2000mL蒸馏水中，分散均匀。另取50至20g改性后的纳米SiO₂，加入到1000至400g蒸馏水中，分散均匀。然后将石墨氧化物的分散溶液和纳米SiO₂的分散溶液混合，于20至40度下，反应12至24小时，离心得到纳米SiO2-石墨氧化物复合材料。

纳米SiO₂-石墨氧化物/天然乳胶复合材料

取上述纳米SiO₂-石墨氧化物复合物50g，加入到1000ml蒸馏水中，强力搅拌，至分散均匀后加入到60％浓缩天然胶乳或预硫化天然胶乳，强力搅拌，然后于50℃干燥24小时，即得到均匀分散的纳米SiO2-石墨氧化物/天然乳胶复合材料。本方法所制备的复合材料具有综合性能优良。与未添加纳米SiO₂-石墨氧化物复合材料的天然胶乳相比，所制备的纳米SiO₂-石墨氧化物/天然乳胶复合材料的抗张强度提高了40-80％。热分解温度提高了5-10度。