[发明专利]改性胶原纤维的制备及其在橡胶中的应用

说明书

本发明属于复合材料技术领域，公开了改性胶原纤维的制备及其在橡胶中的应用。本发明用丙烯酸酯金属络合物对胶原纤维进行改性，利用丙烯酸酯中的羰基与金属离子配位，而后所得络合物中金属离子与胶原纤维上的氨基、羧基、羟基发生进一步配位，保证了络合物与胶原纤维的相容性。丙烯酸酯的脂肪链与橡胶类材料具有较好的相容性，在复合材料硫化过程中，丙烯酸酯中的不饱和双键能够参与到硫化反应中，与橡胶形成共价交联，进一步使得两者的相容性提升。由此，丙烯酸酯金属络合物在胶原纤维与橡胶基材之间起到了较好的桥梁作用，实现对复合体系的增容改性，并提升材料力学性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及改性胶原纤维的制备方法及其在橡胶中的应用。

背景技术

胶原纤维作为一种可再生的天然纤维具有较高的强度，将其与橡胶类材料复合在理论上能够有效提高橡胶的力学性能。但由于胶原纤维与橡胶材料的相容性较差，在很多情况下，添加进入橡胶的胶原纤维反而成为了应力集中点，影响了材料的力学性能。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供改性胶原纤维的制备方法。

本发明的第二个目的在于提供橡胶复合材料，将改性胶原纤维与橡胶复合，实现对此复合体系的增容改性，此复合材料的力学性能明显提升。

本发型的第三个目的在于提供橡胶复合材料，同时实现胶原纤维的改性和复合材料的制备，得到的复合材料力学性能明显提升。

为了实现上述目的，本发明采用的第一个技术方案为：

改性胶原纤维的制备方法，包含以下步骤：

将丙烯酸酯与金属离子络合制备丙烯酸酯金属络合物；以及

将经过预处理的胶原纤维与丙烯酸酯金属络合物按照重量比1：（0.01-2）混合反应；

优选的，按照重量比1：（0.03-0.3）混合反应。

优选的，制备丙烯酸酯金属络合物的方法具体包含：

将金属盐溶解于pH为-1~5的溶剂中，得到金属盐溶液；以及

将金属盐溶液与丙烯酸酯混合在pH为2~6的条件下进行配位反应；

优选的，所述金属包含铬、锆、铝、钛、铁、镁、锌、铜、钒、镍、钯、锇、钨、钼中任一种或几种；

更优选的，所述金属包含铬、锆、铝、钛、铁、镁、锌中任一种或几种；

优选的，所述丙烯酸酯与金属盐溶液中金属离子的摩尔比为1：（0.5~4）；

更优选的，所述丙烯酸酯与金属盐溶液中金属离子的摩尔比为1：（1~2.5）。

优选的，所述溶剂为水和/或乙醇、水与丙酮的混合液、乙醇与丙酮的混合液、水与乙醇和丙酮的混合液中任一种；

以溶剂总重量计，丙酮的含量小于等于50%。

优选的，所述丙烯酸酯包含丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、顺丁烯二酸酐、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中任一种或几种。

更优选的，所述丙烯酸酯包含丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸中任一种或几种。

优选的，所述丙烯酸酯包含丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异辛酯中任一种或几种。