[发明专利]一种黏土-橡胶复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种黏土‑橡胶复合材料的制备方法，包括：(1)制备黏土悬浮液：将适量黏土加入100mL去离子水中，并调节pH＝6.5～7.5，在20～30℃条件下超声处理1～2h，获得黏土悬浮液；(2)黏土的改性：在60～80℃恒温水浴条件下向黏土悬浮液中加入有机改性剂，在5000～8000rpm的速度下搅拌12～24h，冷却，静置，获得改性后的黏土悬浮液；(3)向上述改性后的黏土悬浮液中加入界面剂，磁力搅拌15～30min，再加入天然胶乳，磁力搅拌60～90min，絮凝，洗涤，干燥，加入各种配合剂，在开炼机上混炼15～60min，待混炼均匀后于140～160℃条件下进行硫化，获得黏土‑橡胶复合材料。本发明中，通过对黏土进行改性，并加入了界面剂，改善了黏土与橡胶的亲和性，使得本发明中复合材料的定伸应力和撕裂强度分别为4.1MPa和35.8MPa。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种黏土-橡胶复合材料的制备方法。

背景技术

黏土作为一种资源丰富的矿物，价格低廉，具有良好的物理和力学性能以及高的耐化学品性能，而且具有天然的纳米结构。以黏土为补强剂制备黏土与橡胶复合材料时，它以纳米单元体分散在聚合物基体中，可以发挥其纳米效应，能够同时满足高补强和低密度的要求，因而可以作为纳米级橡胶补强剂。

现有黏土/橡胶纳米复合材料的制备方法包括单体插层原位聚合法、熔体插层法、溶液插层法和乳液插层法。其中乳液插层法是将无机蒙脱土的水悬浮液与橡胶乳液混合，然后进行絮凝，脱水干燥，混炼，硫化，最后得到黏土/橡胶纳米复合材料。

但现有技术中，有机改性后的黏土/橡胶纳米复合材料中黏土与橡胶基体之间为物理结合，界面强度取决于所用烷基季铵盐的分子链与橡胶大分子之间的物理缠结程度。受到外力时，复合材料中黏土与橡胶的界面发生滑移，改性剂分子链解缠，复合材料表现为较低的定伸应力；当形变达到一定程度时，改性剂分子链被拉直，黏土片层与橡胶大分子之间靠改性剂分子搭接在一起，抵抗外力的能力提高，表现为很高的拉伸强度。随着黏土填充量的增加，黏土/橡胶纳米复合材料的断裂伸长率会大幅度下降；变形达不到足够大的程度，这时复合材料的拉伸强度就会很低。

为此，有必要针对上述问题，提出一种黏土-橡胶复合材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黏土-橡胶复合材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种黏土-橡胶复合材料的制备方法，包括：

(1)制备黏土悬浮液：将适量黏土加入100mL去离子水中，并调节pH＝6.5～7.5，在20～30℃条件下超声处理1～2h，获得黏土悬浮液；

(2)黏土的改性：在60～80℃恒温水浴条件下向黏土悬浮液中加入有机改性剂，在5000～8000rpm的速度下搅拌12～24h，冷却，静置，获得改性后的黏土悬浮液；

(3)向上述改性后的黏土悬浮液中加入界面剂，磁力搅拌15～30min，再加入天然胶乳，磁力搅拌60～90min，絮凝，洗涤，干燥，加入各种配合剂，在开炼机上混炼15～60min，待混炼均匀后于140～160℃条件下进行硫化，获得黏土-橡胶复合材料。

优选的，步骤(3)中，所述界面剂为含有正离子和双键的物质。

优选的，步骤(3)中，所述各种配合剂包括：氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老化剂以及硫磺。

优选的，所述促进剂选自2-硫醇基苯并噻唑M、2、2'-二硫代二苯并噻唑、2，2′-二硫化二苯并哇挫、N，N’-二苯基胍中的一种或多种。

优选的，所述防老化剂选自N-苯基-α-萘胺或N-异丙基-N′-苯基对苯二胺。