[发明专利]一种含改性玄武岩纤维的橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明的目的是针对于现有玄武岩纤维与橡胶复合存在的问题，提供了一种含改性玄武岩纤维的橡胶复合材料及其制备方法，属于橡胶复合材料技术领域。该改性玄武岩纤维增强的橡胶复合材料，由以下质量份比例的原料组成：天然橡胶80～100份、增塑剂4‑6份、补强剂8‑10份、促进剂1‑2份、硫磺1‑2份、防老剂0.5‑1份，改性玄武岩纤维2～10份。本发明采用酸刻蚀助协同硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行改性，并在橡胶复合材料中添加该改性玄武岩纤维，提高了橡胶复合材料的整体力学性能。

技术领域

本发明属于橡胶复合材料技术领域，特别涉及一种含改性玄武岩纤维的橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因此是一种名副其实的绿色、环保材料，玄武岩纤维橡胶复合材料包括汽车轮胎、传送带、胶管等产品。

将玄武岩纤维用于天然橡胶可以有效降低复合材料的损耗因子，但是由于玄武岩纤维表面亲水疏油的特点，与基体的结合力弱，在橡胶中易团聚。为了在降低损耗因子的同时提高复合材料的力学性能需要对玄武岩纤维进行改性以增强其亲油性。此外，由于玄武岩纤维表面十分光滑，提高它的表面粗糙度也是一种可行的手段；同时其表面呈现出化学惰性，所以要通过其他改性方法来提高它的表面活性，提高它和基体间的粘合力。

常用的改性方法主要有：偶联剂改性技术、等离子体改性技术、涂层改性技术等。对玄武岩纤维的表面改性和应用的研究中，最常见的是偶联剂改性，可以改善基体中的填料分散，防止聚集，并增强其与基体的界面粘合性。

CN108585949A公开了一种改性玄武岩纤维的制备方法，包括：将偶联剂与水按照一定的重量比进行混合制得处理液；将玄武岩纤维放入所述处理液中进行一次浸泡、研磨及搅拌；过滤、烘干再次放入所述处理液中进行二次浸泡、并过滤、烘干得到预处理玄武岩纤维；将上述预处理玄武岩纤维先后依次进行致密化物理改性处理、预氧化、低温碳化和高温碳化后即制得所述改性玄武岩纤维。该改性玄武岩纤维的制备方法简单易操作，制得的改性玄武岩纤维具有较好的拉伸强度且纤维的结构缺陷较少。

CN111410441A公开了一种玄武岩纤维表面改性剂，包括如下组分：聚乙烯、苯甲醇、2-甲基-2-羟基丙酸、甲基丙烯酸环氧丙酯、聚丙烯、硅烷偶联剂。本发明制备出的玄武岩纤维用于增强AC沥青混合料，沥青混合料的抗车辙性能、抗疲劳性能均有提高。用此其抗车辙高温稳定性达到＞12000次/mm、与不加纤维的基质沥青混合料相比，抗疲劳性能提高＞20％，起到抗车辙性能和抗疲劳性能。

目前，改性玄武岩纤维应用于橡胶材料领域的研究并不多见。

发明内容

本发明的目的是针对于现有玄武岩纤维与橡胶复合存在的问题，提供了一种含改性玄武岩纤维的橡胶复合材料及其制备方法。本发明采用酸刻蚀助协同硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行改性，并在橡胶复合材料中添加该改性玄武岩纤维，提高了橡胶复合材料的整体力学性能和耐磨性能。

本发明的技术方案之一为，一种含改性玄武岩纤维的橡胶复合材料，由以下质量份比例的原料组成：

天然橡胶80～100份、增塑剂4-6份、补强剂8-10份、促进剂1-2份、硫磺1-2份、防老剂0.5-1份，改性玄武岩纤维2～10份。

进一步的，上述改性玄武岩纤维增强的橡胶复合材料，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯或磷酸三甲苯酯；

所述补强剂为炭黑、氧化锌或白炭黑；