[发明专利]一种橡胶复合材料

说明书

技术领域

本发明属于橡胶复合材料技术领域，具体涉及一种橡胶复合材料。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的、以微观或宏观的形式复合而组成的多相材料。因单纯的天然橡胶或合成橡胶，不论是未硫化生胶还是硫化胶，其物理机械性能很差难以满足使用的要求。因此，复合化是橡胶材料发展的必然趋势之一。

发明内容

根据现有技术中存在的问题，本发明提供了一种橡胶复合材料，原料在橡胶基质中分散更加均匀，纤维与橡胶基质的界面粘合水平更高，且提高了橡胶材料的力学性能。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明采用以下技术方案：

一种橡胶复合材料，包括以下重量份数的原料：天然橡胶NR100份、超细二氧化硅纤维10分、超细碳酸钙10份、木质素10份、氧化锌3份、硬脂酸2份、促进剂NS1.2份、防老剂RD1.5份、防老剂4010NA1.5份、白炭黑10份、硫磺1.2份。

优选的，所述的超细二氧化硅纤维的直径为300-500nm。

优选的，所述的超细碳酸钙：细度，-2μm>92％；白度，95.5％；纯度，CaCO₃>98％。

优选的，所述的超细二氧化硅纤维采用以下方法制备：将正硅酸乙酯、无水乙醇、浓盐酸按质量比2:7:1混合搅拌，得到凝胶液；然后将聚乙烯吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜按质量比1:1:1混合均匀，得透明溶液，最后将凝胶液和透明溶液按质量比3:1混合均匀，得纺丝前驱液；将纺丝前驱液装入20mL注射器内，置于注射泵上进行静电纺丝，静电纺丝条件为：电压16kV，注射速率1.5mL·h^-1，接收距离20cm，得纤维薄膜并置于马弗炉中加热到325℃保温6h，然后继续升温到800℃煅烧1h，充分煅烧以去除有机成分，取出纤维薄膜自然冷却到室温，得到二氧化硅纤维薄膜，将此纤维薄膜在球磨机上研磨，得到硅纤维粉末，然后置于水中，超声粉碎40min，再干燥至恒重，即得超细二氧化硅纤维。

优选的，所述的超细碳酸钙为接枝改性的超细碳酸钙粉体，所述的接枝改性的超细碳酸钙粉体采用以下方法制备：将超细碳酸钙放入干燥箱中于100-110℃干燥20min，干燥后加入到GH-100Y型高速混合机中，搅拌并升温，当混合机内温度达到70℃，停止加热并加入超细碳酸钙质量1％的硅烷偶联剂，继续高速搅拌10-15min，停机出料，得到偶联剂改性的超细碳酸钙粉体；将偶联剂改性的超细碳酸钙粉体经超声100kHz分化5h，再将其置于反应器中，并加入其质量300％的水及其质量1％的甲基丙烯酸甲酯，以K₂SO₈为引发剂进行水溶液聚合，聚合是在82℃的水浴中回流反应3h，过滤，滤饼用水冲洗3次，在110℃下烘干2h，粉碎，过筛，即得接枝改性的超细碳酸钙粉体。

本发明的有益效果在于：

1)通过静电纺丝技术制备了超细二氧化硅纤维，其直径为300-500nm，具有较大的长径比，在橡胶中的分散性较好，提高了纤维与橡胶基质的界面粘合水平，提高了纤维橡胶复合材料的综合性能，超细二氧化硅纤维具有良好的应用前景。

2)采用硅烷偶联剂处理超细碳酸钙粉，将双键基团引入其表面，在超细碳酸钙/硅烷偶联剂的存在下，甲基丙烯酸甲酯经自由基聚合制得了超细碳酸钙/硅烷偶联剂/甲基丙烯酸甲酯复合粒子。经接枝改性后的碳酸钙填充于橡胶中，体系的力学性能比未改性填充体系的要优，超细碳酸钙在橡胶基质中分散更加均匀，碳酸钙与橡胶的相容性得到提高，且减少了生胶的用量，降低了制品的成本。

3)木质素作为碳酸钙的有机修饰剂，可以提高碳酸钙与橡胶基体的相容性；而碳酸钙在混炼过程中可以防止木质素的团聚，促进木质素在基体中的分散。总之，木质素和碳酸钙作为填料时表现出了协效补强的作用，且木质素能够提高碳酸钙在复合材料中的力学性能，对碳酸钙具有修饰作用。

4)制备的橡胶复合材料，在保证橡胶具有独特高弹性的同时，提高了橡胶的模量，使其具备高模量、高硬度、耐撕裂、耐切割、低生热、抗蠕变等一系列的优异性能，从而极大地拓宽了橡胶的使用范围。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1