[发明专利]一种原位合成的EPR/ZnO纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米复合材料及其制备方法，特别是一种具有较好分散性及补强效果的PR/ZnO纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

乙丙橡胶由于其优异的电绝缘、耐臭氧、耐候等性能，广泛应用于汽车部件、电线电缆、密封件等领域，但是由于其自身的力学性能较差，因而在使用时需要添加各种补强剂以达到较高的力学性能。氧化锌是一种常用的橡胶助剂，一般与硬脂酸同时加入，发挥加工助剂的作用，但作为一种微米级材料，该材料的补强效果不明显。纳米级氧化锌具有较好的增强效果，但一般存在分散性差、容易团聚的不足，使用时不能直接加入，需要进行复杂的前期分散工艺处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有较好分散性及补强效果且制备工艺简单的EPR/ZnO纳米复合材料及其原位合成方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：一种原位合成的EPR/ZnO纳米复合材料，由以下原料组分和含量组成：乙丙橡胶(EPR)100g，过氧化二异丙苯0.1-10g，层状氢氧化锌0.5-10g。

所述的乙丙橡胶为二元或三元乙丙橡胶，其中三元乙丙橡胶的第三单体为亚乙基降冰片烯或双环戊二烯或1,4-己二烯。

所述的层状氢氧化锌可在100-200℃温度范围内生成棒状氧化锌，其制备方法如下：

以去离子水分别溶解六次甲基四胺和乙酸锌或硝酸锌，混合均匀后在50-70℃温度范围内水浴加热0.5-5小时，抽滤后烘干即得所需层状氢氧化锌。其中，六次甲基四胺和乙酸锌或硝酸锌的摩尔比为1:1。

所述的原位合成EPR/ZnO纳米复合材料的完成步骤如下：

步骤1，按照各原料间的重量配比，将相应重量的乙丙橡胶、层状氢氧化锌和过氧化二异丙苯依次加入开炼机或密炼机中，于40～70℃下混炼6～35min，得到EPR/Zn(OH)₂复合混炼胶；

步骤2，将混炼胶置于平板硫化机上，于140～200℃下硫化5～40min，制得EPR/ZnO纳米复合材料。其中的氧化锌为棒状纳米材料。

相对于现有技术的有益效果是，其一，对制得的目标产物使用扫描电镜和X射线衍射仪进行表征，由其结果可知，EPR/Zn(OH)₂复合混炼胶到硫化胶的制备过程中原位实现了层状氢氧化锌到氧化锌的物相转变，且氧化锌为棒状纳米材料，分布均匀。其二，对制得的目标产物使用万能试验机进行力学性能的表征，可以看到随着少量纳米材料的引入，EPR基体的拉伸强度和断裂伸长率都得到了明显改善。其三，制备方法科学、简单、有效。既充分地利用了乙丙橡胶所具有的优异的电绝缘、耐臭氧、耐候等特殊性能；又巧妙地整合了棒状氧化锌具有的优异的补强效果；且制备工艺简单、无污染，不需要进行前期复杂的纳米改性处理工艺，而是利用橡胶本身的加工过程实现了纳米材料的原位均匀分散，适于大规模工业化生产。

附图说明

图1为纳米氢氧化锌的SEM电镜图。

图2为EPR制备过程中纳米氢氧化锌原位转化为氧化锌的X射线衍射图（◆为氢氧化锌；×为氧化锌）。

图3为EPR/ZnO纳米复合材料的扫描电镜图。

图4为纳米氢氧化锌对EPDM力学性能的影响表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

首先从市场购得或常规方法获得：

乙丙橡胶、六次甲基四胺、乙酸锌或硝酸锌、过氧化二异丙苯，其中乙丙橡胶为二元或三元乙丙橡胶，三元乙丙橡胶的第三单体为亚乙基降冰片烯或双环戊二烯或1,4-己二烯。

实施例1

分别称取0.2mol的乙酸锌和0.2mol的六次甲基四胺，分别放置于200ml去离子水中，超声溶解，混合后稀释至1L，置于60℃恒温水槽中，反应2小时后，抽滤，洗涤，在60℃下干燥后得到白色固体，在扫描电子显微镜（SEM）下观察呈现为片层结构，如图1所示。

然后将100g乙丙橡胶、1g层状氢氧化锌和2g过氧化二异丙苯依次加入开炼机中，于50℃下混炼10min，得到EPR/Zn(OH)₂复合混炼胶；最后将混炼胶置于平板硫化机上，于150℃下硫化10min，制得EPR/ZnO纳米复合材料，硫化过程中的物相转变过程如图2所示，分散效果和力学性能如图3和图4所示。

实施例2