[发明专利]一种具有热可逆重复加工性能的橡胶复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有热可逆重复加工性能的橡胶复合材料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将不饱和橡胶与负载多个氮氧稳定自由基的改性填料混炼并热交联，得到可重复加工的热可逆橡胶复合材料。本发明在橡胶基体内引入负载多个氮氧稳定自由基的改性填料，通过氮氧稳定自由基与橡胶分子链反应形成烷氧基胺结构作为交联点，控制温度从而控制橡胶的交联与解交联，最终实现橡胶的热可逆重复加工。所制备的橡胶复合材料具有优良的力学性能，经过多次简便的重复加工处理后材料性能保持率高，为橡胶重复利用开拓了新的方法，符合当下绿色发展的时代背景。

技术领域

本发明涉及热可逆材料领域，具体涉及一种基于烷氧基胺结构、以改性填料为交联点的热可逆交联橡胶复合材料的制备方法。

背景技术

橡胶的回收利用问题一直备受关注，传统交联橡胶由于形成了不可逆的三维共价交联网络结构，大部分只能通过焚烧和填埋的方式进行处理，破坏了环境，影响可持续发展进程。因此，将不可逆的橡胶材料改性成为可逆的再生材料，可以很好地解决废弃橡胶的回收利用问题。在当今研究中，可重复加工橡胶是通过将某种具有在一定条件下可发生可逆反应的结构作为材料的交联点引入橡胶基体，实现橡胶的可重复加工性。利用可逆交联结构引入橡胶中代替传统的不可逆交联可实现橡胶的重复回收利用，是近年来可回收橡胶研究的热点。

常用的热可逆结构体系有Diels-Alder体系、亚胺键体系、硼酸酯键体系、β-羟基酯键、二硫键交换体系等，这些体系已得到广泛研究，氮氧自由基由于其具有极强的自由基捕获能力常被用于控制苯乙烯活性聚合、生物大分子识别以及阻聚剂等领域。此外，文献【Veregin R P N,Georges M K,Kazmaier P M,et al.Free radical polymerizationsfor narrow polydispersity resins:electron spin resonance studies of thekinetics and mechanism[J].Macromolecules,1993,26(20):5316-5320.】中研究发现氮氧自由基与碳自由基结合可形成具有在高温下裂解、低温时重新键合特征的烷氧基胺结构，由此我们可以预测烷氧基胺体系可应用于热可逆材料，而烷氧基胺体系在热可逆橡胶材料领域研究未见报道，具有很大的发展潜能。

本发明中烷氧基胺热可逆橡胶复合材料的制备机理主要是负载多个氮氧稳定自由基的填料与橡胶在高温下反应，通过氮氧稳定自由基与橡胶分子链反应形成烷氧基胺结构，实现橡胶分子链的可逆交联。

烷氧基胺热可逆橡胶复合材料的重复加工机理主要是氮氧稳定自由基与橡胶分子链反应后形成的烷氧基胺结构具有热可逆性质，该结构在高温下分解形成氮氧稳定自由基与碳自由基，低温时氮氧稳定自由基与碳自由基重新迅速结合形成烷氧基胺结构。以该结构作为交联点的橡胶复合材料在此机理下可通过温度控制材料的交联与解交联，进行多次重复加工使用，从而实现橡胶材料的绿色利用。

本发明从填料出发，首先通过改性在填料表面负载多个氮氧稳定自由基。然后将由改性填料与橡胶混炼后得到的混炼胶进行热压，在一定的温度压力下填料负载的氮氧稳定自由基与橡胶反应后形成烷氧基胺共价结构，即形成化学交联结构。同时由于烷氧基胺结构的热可逆特性，上述橡胶复合材料的交联拓扑网络在高温下分解，低温时重新结合形成烷氧基胺结构，从而实现橡胶分子链的可逆交联，即赋予橡胶复合材料可重复加工的能力。这种具有热可逆重复加工特性的橡胶复合材料对橡胶的可持续发展具有重要的理论和实践意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有热可逆重复加工性能的橡胶复合材料的制备方法。利用烷氧基胺热可逆结构、以改性填料为交联点实现传统橡胶的重复加工，本制备方法步骤简单，可操作性强。所制备的橡胶复合材料性能保持率高。

本发明技术方案如下。

一种具有热可逆重复加工性能橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)填料与含氮氧稳定自由基的化合物反应得到负载多个氮氧稳定自由基的改性填料；