[发明专利]一种抗裂纹生长的橡胶复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种抗裂纹生长的橡胶复合材料。

背景技术

随着现代工业的发展，特别是汽车行业的快速发展，对于橡胶的需求量在不断提升，由于橡胶特殊和优良的性能，其被用于多种领域中，为了应对不同领域的要求，橡胶及其填料的改性在不断的进行，越来越多的研究集中于橡胶强度的增加、耐磨性的提高、阻油密封等一系列性能，然而由于效果不明显，以及测试手段及方法的不成熟，做为橡胶使用中一个极其重要的裂纹生长问题，却一直被诸多学者忽视。

橡胶制品，特别是轮胎，其工作环境往往是循环大应力载荷，橡胶在这种工作环境中会逐渐产生疲劳微裂纹，随着使用过程中应力的持续施加，微裂纹最终会导致橡胶制品裂纹产生，破坏橡胶材料，危及生命财产安全，因此，橡胶材料的裂纹生长是不可忽略的重要问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种抗裂纹生长的橡胶复合材料。

为达到以上目的，本发明提供一种抗裂纹生长的橡胶复合材料，其原料包括橡胶、硫化剂、活化剂、促进剂以及改性炭黑，其中所述改性炭黑通过以下步骤制得：

(a)将炭黑均匀分散于乙醇中，然后加入一定量的三羟甲基乙烷和聚环氧乙烷基胺，将得到的混合溶液于30～80℃下搅拌1～3小时，反应产物抽滤、清洗后置于真空干燥装置中，于50～80℃下干燥得到表面改性的炭黑；

(b)将步骤(a)得到的表面改性的炭黑均匀分散于乙醇中，然后加入一定量的硅烷偶联剂，将得到的混合溶液于30～60℃下搅拌1～3小时，反应产物抽滤、清洗后置于真空干燥装置中，于50～80℃下干燥得到所述改性炭黑。

优选地，步骤(a)、(b)中，炭黑、三羟甲基乙烷、聚环氧乙烷基胺和硅烷偶联剂的质量比为10:(1～3):(1～3)：(1～3)。

优选地，所述橡胶为天然橡胶。所述硫化剂为硫磺。所述炭黑的型号为N550，其比表面积为200m²/g。所述活化剂为氧化锌和硬脂酸的混合物，氧化锌与硬脂酸的质量比为5:2。所述促进剂选自以下一种或几种：2、2'-二硫代二苯并噻唑、二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四乙基秋兰姆、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺。所述硅烷偶联剂为Si69。

橡胶裂纹生长的极大部分原因是由于填料以及填料团聚体表面的不规整性导致较强的应力集中，从而导致内部微裂纹的产生，本发明中，采用表面活性剂聚环氧乙烷基胺和多元醇三羟甲基乙烷对炭黑表面做改性处理，改善炭黑粒子之间的互亲性，极大的减少团聚体的产生，避免由于填料团聚体而造成的应力集中现象。

硅烷偶联剂的接入可以大大提高炭黑粒子在橡胶基体中的分散情况，使得炭黑在橡胶基体中均匀分散，在不产生团聚体的条件下，良好的分散性既提高了橡胶的力学性能，也提高了橡胶的抗裂纹生长能力。

由于反应的不确定性等不良条件，硅烷偶联剂接枝在炭黑表面的产率较低，使得所得产品效果大打折扣，本发明在接枝反应进行前先利用表面活化剂以及多元醇对炭黑表面做活化处理，在减少团聚现象发生的同时增加了硅烷偶联剂接枝的接枝率。

附图说明

图1为各实施例和对比例的橡胶复合材料进行裂纹生长速率测试时，撕裂能T(J/m²)与裂纹生长速率(mm/cycle)的关系图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

以下各实施例中使用的原料来源如下表所示：