[发明专利]一种天然橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及橡胶技术领域，更具体地，本发明涉及一种天然橡胶复合材料及其制备方法。一种天然橡胶复合材料，包括以下成分：橡胶组分、填料、偶联剂、交联剂；所述偶联剂为JL‑G端胺基羟醇酯偶联改性剂。本发明采用橡胶组分、填料、偶联剂、交联剂共同制备了天然橡胶复合材料，制备所得天然橡胶复合材料价格低廉，抗撕裂、抗拉伸、抗湿滑性能良好，不易生热，可用于轮胎、胶管、鞋类等天然橡胶制品。本发明制备所得天然橡胶复合材料的硫化胶片的拉伸强度≥32MPa，拉断伸长率≥970％，300％定伸应力≥8MPa，撕裂强度≥68kN/m。

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，更具体地，本发明涉及一种天然橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料已渗透进人们生活与生产的方方面面，逐渐成为社会发展中不可替代的材料之一。橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和功能高分子共同构成了现代工业中的高分子聚合物。橡胶具有质轻、绝缘性好、耐腐蚀好、弹性高、加工方便等特点，这些优良的性能使其能够广泛用于交通、机械、电子、国防和国民经济的其它领域，成为现代生活中不可或缺的材料。

然而，与金属材料和无机材料等相比，橡胶也存在自身明显的缺点，如橡胶分子间作用力小、自由体积大、自结晶能力小等，导致橡胶材料拉伸性能、撕裂性能等不好，从而不能达到实际应用的要求。因此，橡胶需要通过添加填料进行补强才能满足应用的要求。石墨烯是由单层碳原子通过sp²杂化紧密堆积成的一种蜂窝状二维材料，其具有超高的力学性能(杨氏模量～1.1TPa，断裂强度125GPa)、高导热性能(～5300W/(m·k))、高比表面积(～2630m²/g)、低密度(2.2g/cm³)、高电子迁移率、高阻隔性能等优异性能。这些独特的性能使其在纳米器件、复合材料、传感器、锂电池、储氢材料等领域有着巨大的应用前景。与其他填料如炭黑、二氧化硅、黏土等相比，石墨烯作为橡胶纳米填料，具有更高的比表面积、强度、弹性、热导率和电导率等。近年来，将石墨烯引入橡胶中提高橡胶的综合性能是研究的热点。专利CN201510081283.1利用硅烷偶联剂将氧化石墨烯桥联接到橡胶的交联网络上，制备了氧化石墨烯/溶聚丁苯橡胶复合材料，虽然氧化石墨烯在橡胶基体中的分散性得到了一定的改善，但其对橡胶的增强效果仍不够明显，制备所得氧化石墨烯/溶聚丁苯橡胶复合材料的拉伸强度只在4.2-21.5MPa范围内波动。

针对上述问题，本发明致力于提供一种天然橡胶复合材料，制备所得天然橡胶复合材料具有优异的拉伸性能、撕裂性能，其拉伸强度≥32MPa，拉断伸长率≥970％，300％定伸应力≥8MPa，撕裂强度≥68kN/m。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供了一种天然橡胶复合材料，包括以下成分：橡胶组分、填料、偶联剂、交联剂；所述偶联剂为JL-G端胺基羟醇酯偶联改性剂。

作为一种优选的技术方案，按重量份计，包括以下成分：100-110份橡胶组分、5-15份填料、1-2份偶联剂、1-2份交联剂。

作为一种优选的技术方案，按重量份计，包括以下成分：105份橡胶组分、10份填料、1.5份偶联剂、1.5份交联剂。

作为一种优选的技术方案，所述橡胶组分选自天然胶乳、天然橡胶、环氧化天然胶乳、环氧化天然橡胶、甲基丙烯酸羟乙酯橡胶胶乳、甲基丙烯酸羟乙酯橡胶中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，按重量份计，所述天然橡胶复合材料中包括100-110份橡胶组分；所述橡胶组分中包括98-103份以干胶计的天然胶乳、2-7份以干胶计的环氧化天然胶乳。

作为一种优选的技术方案，按重量份计，所述天然橡胶复合材料中包括105份橡胶组分；所述橡胶组分中包括100份以干胶计的天然胶乳、5份以干胶计的环氧化天然胶乳。

作为一种优选的技术方案，所述填料的制备原料包括碳酸钙、贝壳粉、陶土、石墨烯中的至少一种。