[发明专利]一种高强度耐磨天然橡胶复合材料以及制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度耐磨天然橡胶复合材料以及制备方法，包括以下原料：天然橡胶、环氧化天然橡胶、改性氮化硅、微晶白云母粉、改性埃洛石纳米管、纳米微晶纤维素、硫酸钙晶须、木质纤维素短纤维、芳纶短纤维、硼酸锌、硬脂酸钕、促进剂、硫磺。本发明以天然橡胶和环氧化天然橡胶为主料，同时加入了木质纤维素短纤维和芳纶短纤维加入体系中，在体系中分散均匀，与体系的粘合性好，再与改性氮化硅、微晶白云母粉、改性埃洛石纳米管、硫酸钙晶须、纳米微晶纤维素配合，起到了明显的增强耐磨作用，在保持混炼胶的硫化特性的同时显著提高了复合材料的拉伸强度、撕裂强度和耐磨强度。

技术领域

本发明涉天然橡胶制品技术领域，尤其涉及一种高强度耐磨天然橡胶复合材料以及制备方法。

背景技术

天然橡胶是一种以顺-1，4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其成分中91％～94％是橡胶烃(顺-1，4-聚异戊二烯)，其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶具有优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，目前已被广泛应用于日常生活、医疗卫生、交通运输、工业、农业等领域。随着经济的发展，各个领域都对天然橡胶的性能指标有了更加严格和多样的要求，比如绝缘性、拉伸强度、耐热性、阻燃性能、强度、耐磨性等指标均有严格的要求。而传统的天然橡胶材料多存在强度低和耐磨性不理想以及在使用的过程中使用寿命短等问题，给实际使用带来很多不便。因此，如何通过填料改性，制得高强度耐磨的天然橡胶复合材料成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高强度耐磨天然橡胶复合材料以及制备方法。

一种高强度耐磨天然橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：天然橡胶92～98份、环氧化天然橡胶9～15份、改性氮化硅8～15份、微晶白云母粉4～10份、改性埃洛石纳米管5～12份、纳米微晶纤维素3～10份、硫酸钙晶须4～9份、木质纤维素短纤维3～6份、芳纶短纤维5～10份、硼酸锌1～4份、硬脂酸钕3～6份、促进剂1～2.5份、硫磺1.5～2.5份。

优选的，所述原料中，改性氮化硅、微晶白云母粉、改性埃洛石纳米管、硫酸钙晶须、纳米微晶纤维素、木质纤维素短纤维、芳纶短纤维的重量份比为10～12：6～8：6～9：5～9：6～8：4～6：6～9。

优选的，所述改性氮化硅为超支化聚酯改性氮化硅，其制备包括以下步骤：将氮化硅加入到无水乙醇、硅烷偶联剂与水的混合液中，搅拌，超声分散，得到氮化硅分散液，升温，保温反应，反应结束后，过滤，洗涤，干燥，得到硅烷偶联剂改性氮化硅粉体，将得到的改性氮化硅粉体超声分散到N,N-二甲基甲酰胺中，然后加入含有对甲苯磺酸的端羧基超支化聚酯溶液搅拌，过滤，洗涤，干燥，得到超支化聚酯改性氮化硅。

优选的，所述无水乙醇、硅烷偶联剂与水的混合液的质量分数比为7:2:1，所述氮化硅分散液的质量分数为1～5％，所述端羧基超支化聚酯溶液的质量分数为0.3～0.5wt%，在所述保温反应中，反应温度为70～80℃，搅拌转速为800～1200r/min，反应时间为4～6h。

优选的，所述端羧基超支化聚酯的制备，包括以下步骤：在氮气保护下，将三羟甲基丙烷与2，2-二羟甲基丙酸加入到反应容器中，升温至136～140℃，当反应物呈熔融状态时，加入辛酸亚锡，保持搅拌反应3～5h，得到端羟基超支化聚酯，然后将得到的端羟基超支化聚酯溶解于DMF中，然后加入丁二酸酐，升温至85～90℃，保持搅拌反应3～5h，产物经乙醚沉淀后真空干燥而得到。

优选的，所述三羟甲基丙烷、2，2-二羟甲基丙酸以辛酸亚锡物质的量之比为1：21～25：0.07～0.12，所述端羟基超支化聚酯与丁二酸酐物质的量比为1：4～6。