[发明专利]一种耐疲劳橡胶用改性纳米氧化锌的制备方法

说明书

本发明属于纳米氧化锌在橡胶技术领域的应用，具体涉及一种耐疲劳橡胶用改性纳米氧化锌的制备方法，包括初步改性以及包裹氯化锑膜。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中制备所得改性纳米氧化锌团聚程度减轻，通过控制各步骤的条件实现纳米颗粒大小均匀，能够提高天然橡胶与填料的相容性，有助于炭黑在橡胶中均匀分散，改变天然橡胶的微观结构，形成均匀分布的交联网络，可使橡胶所受应力均匀分布，减少了应力集中点，从而提高橡胶材料的耐撕裂性和抗动态疲劳性，同时对橡胶的耐热老化性也有一定提高，扩展了纳米氧化锌的适用范围。

技术领域

本发明属于纳米氧化锌在橡胶技术领域的应用，具体涉及一种耐疲劳橡胶用改性纳米氧化锌的制备方法。

背景技术

橡胶是一种伸缩弹性优异的高分子材料，广泛用于汽车轮胎、防水片材、胶带、胶管、密封件等制造，已有近百年的历史，在应用橡胶材料的过程中，通常在胶料中加入各种填料，以提高橡胶材料的性能，满足现代工程所需要的强度、耐磨性、抗老化性等各种性能，当材料的结构单元小到纳米级时，材料的性质发生了重大变化，不仅明显改善了原有材料的性能，而且会有新的性能或效应产生，即纳米材料所特有的小尺寸效应、量子效应及体积效应，氧化锌作为一种传统的橡胶填充剂，在橡胶中主要是作为活性剂，其次用作补强剂和着色剂，氧化锌的性质影响着氧化锌在橡胶中的性能，其中，汽车使用的液压减震器的使用寿命最低是180-220万次，用橡胶制备的隔震块与液压减振器配套使用，由于橡胶制备的隔震块的使用寿命往往达不到相应要求，而纳米氧化锌为无机离子填料，具有很高的表面能，呈亲水疏油性、强极性，混炼过程中易结团，与橡胶基体之间的作用力小，补强效果差，因此，在使用前要对氧化锌进行改性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐疲劳橡胶用改性纳米氧化锌的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种耐疲劳橡胶用改性纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：

（1）将去离子水、无水乙醇、锆酸酯偶联剂按重量比15:7:1混合，调节溶液pH至4.2-4.4后备用；

（2）在上述溶液中加入相当于去离子水重量12-14%的纳米氧化锌，在温度为26-32℃的条件下搅拌1.5-2小时，然后升温至60-65℃搅拌35-45分钟，反应完成后进行抽滤、洗涤；

（3）将上述洗涤至中性的产物放入负压箱中，压强为-25- -45kPa、温度为85-90℃，保持1.5-2小时后，使其处于常压环境下，在温度为120℃的条件下活化6小时后取出备用；

（4）然后将氯化锑和上述氧化锌以重量比1:5-7混合加入球磨罐中，控制球料比为25-30:1，球磨25-30分钟；

（5）在上述球磨罐中继续加入相当于氯化锑摩尔比4倍的氢氧化钾，以及相当于其重量1.5-2.5%的柠檬酸，混合球磨1.5-2小时后，得到混合粉料；

（6）将混合粉料放入马弗炉中，升温至470-620℃后，保温1.5-2小时，得到改性纳米氧化锌。

作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（1）中用质量浓度为15%的盐酸调节pH值。

作为对上述方案的进一步改进，所述改性纳米氧化锌在制备耐疲劳橡胶时的量为天然橡胶重量的3.5-6.8%。

作为对上述方案的进一步改进，所述耐疲劳橡胶包括以下重量份的原料：天然橡胶100份、改性纳米氧化锌3.5-6.8份、多乙烯基硅油4.5-7.4份、硫磺8.5-10.5份、老化抑制剂4-7份、活性促进剂1-2份、炭黑42-60份、松香1.5-2.2份。

作为对上述方案的进一步改进，所述老化抑制剂为油酸铜、乙酰丙酮铜、巯基苯并噻唑中的任意一种；所述活性促进剂为次硫酰胺类；所述炭黑为炭黑N774。