[发明专利]一种天然橡胶/纳米二氧化硅复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于橡胶复合材料技术领域，具体涉及一种天然橡胶/纳米二氧化硅复合材料及其制备方法。所述天然橡胶/纳米二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将表面修饰纳米二氧化硅经烷基醇浸润后，分散于水中，搅拌得纳米二氧化硅分散液；（2）将纳米二氧化硅分散液与天然橡胶乳液混合，在15‑70℃温度下搅拌1‑30 min，进行破乳絮凝，得到絮凝物；（3）絮凝物经后处理即得。本发明选用经表面修饰的纳米二氧化硅为填料，可在不采用絮凝剂的条件下实现天然橡胶乳液的絮凝；絮凝工艺简便，絮凝后的复合胶团（絮凝物）可通过传统生产工艺绉片、水洗、锤磨造粒、干燥等工序制得湿法混炼胶。

技术领域

本发明属于橡胶复合材料技术领域，具体涉及一种天然橡胶/纳米二氧化硅复合材料湿法混炼制备方法。

背景技术

纳米二氧化硅，又称白炭黑，具有与炭黑类似的补强性能，是橡胶材料常用的补强填料。其表面含有大量硅羟基、粒径小、比表面积大，极性较强，在非极性的橡胶材料中极易团聚，而降低补强效果。经过适当的表面有机改性，可降低其表面极性，增强与橡胶的相容性。

橡胶纳米复合材料常用的方法主要是机械共混法，采用双辊开炼机、密炼机和螺杆挤出机等机械设备将橡胶材料和粉体纳米二氧化硅在固体状态塑炼和混炼后制得橡胶纳米复合材料。传统的机械共混法制备过程中混炼能耗高、易产生扬尘，造成环境污染、填料损失大、分散不均匀，不利于复合材料的加工，直接导致复合材料应力集中、力学性能差。

湿法混炼是天然橡胶混炼工艺的主要发展方向，将天然橡胶乳液与纳米材料分散液在乳液状态下混合，形成均匀的乳液体系后，经絮凝剂絮凝、共沉或高温干燥，制备天然橡胶纳米复合材料。

近年来，公开了多种涉及湿法混炼制备天然橡胶纳米复合材料的专利技术，大致可归纳为两大类：一类是絮凝剂破乳法，在乳化剂的作用下，采用硅烷偶联剂等有机修饰剂，在一定温度下预改性纳米材料，并制备一定固含量的纳米材料分散液，将上述分散液与天然橡胶乳液共混均匀后，加入絮凝剂共沉淀制备复合材料；另一类是高温干燥法，首先制备纳米材料乳液，将上述乳液与天然橡胶乳液混匀，通过喷雾、闪蒸等工艺在高温下直接干燥制得复合材料。

本发明与传统的湿法混炼相比，不添加絮凝剂即可实现天然橡胶乳液的破乳絮凝，可直接缓解天然橡胶初加工水洗过程，酸、盐等絮凝剂对水的污染。本发明工艺简便，能耗低，设备简单，在原有生产线基础上简单改建，即可实现工业化生产。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种天然橡胶/纳米二氧化硅复合材料湿法混炼制备方法。该制备方法选用经表面修饰的纳米二氧化硅为填料，可在不采用絮凝剂的条件下实现天然橡胶乳液的絮凝，绿色环保。

本发明还提供了采用上述方法制备得到的天然橡胶/纳米二氧化硅复合材料。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种天然橡胶/纳米二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将表面修饰纳米二氧化硅经烷基醇浸润后，分散于水中，搅拌得纳米二氧化硅分散液；

(2)将步骤(1)的纳米二氧化硅分散液与天然橡胶乳液混合，在15-70℃温度下搅拌1-30min，进行破乳絮凝，得到絮凝物；

(3)将步骤(2)的絮凝物经后处理即得。

具体的，步骤(1)可于20-70℃下搅拌反应。

具体的，步骤(2)中搅拌速率为50-2000rad/min。

优选的，表面修饰纳米二氧化硅的用量与天然橡胶乳液中干胶含量的质量比为(0.05-1):1；即以天然橡胶乳液中干胶含量为100phr计算，纳米二氧化硅的添加量为5-100phr。