一種含有硅烷偶聯(lián)劑及納米碳管的橡膠組合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及橡膠制備領(lǐng)域，涉及一種含有硅烷偶聯(lián)劑及納米碳管的橡膠組合物及其制備方法。包括以下物質(zhì)：橡膠；硅烷偶聯(lián)劑；0.1?5重量份的納米碳管；白炭黑；助劑；助劑包括軟化劑、防老劑、硫黃、硫化促進(jìn)劑。步驟：將橡膠、硅烷偶聯(lián)劑、納米碳管、白炭黑加入水中進(jìn)行混合，制備懸浮液；往懸浮液中加入絮凝劑，干燥；加入到密煉機(jī)中，加入軟化劑和防老劑，混煉；第二次混煉，冷卻排膠；將排膠加入硫磺和硫化促進(jìn)劑進(jìn)行翻煉下片即得。由于碳納米管的特殊結(jié)構(gòu)與硅烷偶聯(lián)劑的基團(tuán)作用，可以使得橡膠中各添加劑混合更為均勻，橡膠成品性質(zhì)更加穩(wěn)定，同時(shí)橡膠在機(jī)械耐磨性，防腐蝕性、回彈性、低壓縮永久變形性等方面的性能有了顯著提升。
【專利說明】
一種含有硅烷偶聯(lián)劑及納米碳管的橡膠組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠制備領(lǐng)域，涉及含有硅烷偶聯(lián)劑的橡膠組合物，尤其涉及一種含 有硅烷偶聯(lián)劑及納米碳管的橡膠組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于硅烷偶聯(lián)劑改性橡膠具有優(yōu)異的綜合性能，使其在電子、航空、化工、汽車和 儀表等行業(yè)以及在日常生活和醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展， 橡膠中加入的特殊添加劑隨之增多，橡膠在其他方面比如壓縮永久變形方面以及回彈率等 方面也提出以一些新的要求。碳納米管具有優(yōu)異的機(jī)械、電學(xué)、熱學(xué)等方面的性質(zhì)，近來一 直是各種材料添加劑研究的熱點(diǎn)，作為添加劑進(jìn)行摻雜。碳納米管的結(jié)構(gòu)可以作為彈性增 強(qiáng)填充劑，碳納米管是中間六邊形，末端五邊形的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)類似于富勒烯，其空間形狀可 以想象成單層石墨片卷成具有末端無縫蓋，并且具有1000或者更高的長徑比的一種無缺陷 結(jié)構(gòu)。碳納米管有單壁和多壁之分，將碳納米管摻雜具有彈性的彈性體中，加以特殊方法處 理，可以改進(jìn)彈性體的一些性能，但是目前相關(guān)有效報(bào)道較少，具體深入研究有待于工作者 進(jìn)一步開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種新型的含有硅烷偶聯(lián)劑及納米碳管的橡膠組 合物及其制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0004] 一種橡膠組合物，包括以下物質(zhì)：
[0005] 50-100重量份的橡膠；
[0006] 5-20重量份的硅烷偶聯(lián)劑，此重量份按純的硅烷偶聯(lián)劑計(jì)算；
[0007] 0.1-5重量份的納米碳管；
[0008] 10-80重量份的白炭黑；
[0009] 5-15重量份的助劑；
[0010] 所述助劑包括軟化劑、防老劑、硫黃、硫化促進(jìn)劑。
[0011] 作為優(yōu)選，所述橡膠為丁苯橡膠，所述硅烷偶聯(lián)劑為雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物。
[0012] 作為優(yōu)選，所述軟化劑為石蠟，所述防老劑為聚乙烯蠟，所述硫化促進(jìn)劑為二硫代 氨基甲酸鹽。
[0013] 作為優(yōu)選，所述納米碳管為摻雜了氫、硼、氮、氧、氟、硅、磷、硫、氯或者含有過渡金 屬、過渡金屬化合物或者堿金屬中的至少一種物質(zhì)。
[0014] -種制備上述橡膠組合物的方法，包括以下步驟：
[0015] (1)將橡膠、硅烷偶聯(lián)劑、納米碳管、白炭黑加入水中進(jìn)行混合，制備懸浮液，其中 水的質(zhì)量占總質(zhì)量的70-85 %，得到懸浮液a;
[0016] (2)往懸浮液a中加入絮凝劑CaCl2，加入質(zhì)量占總質(zhì)量的5-10%，然后干燥，得到 絮凝膠b;
[0017] (3)將絮凝膠b加入到密煉機(jī)中，然后加入軟化劑和防老劑，然后啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行 第一次混煉，時(shí)間為2-3分鐘，溫度為65-70 °C ;
[0018] (4)啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第二次混煉，時(shí)間為1-3分鐘，溫度為70-100 °C，然后冷卻排 膠；
[0019] (5)將步驟(4)中的排膠排到壓片機(jī)上并加入硫磺和硫化促進(jìn)劑進(jìn)行翻煉，時(shí)間為 1-1.5分鐘，下片即得。
[0020] 作為優(yōu)選，所述硫磺加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-5%，所述硫化促進(jìn)劑加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 卜2%〇
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于，本發(fā)明使用硅烷偶聯(lián)劑雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物與碳納米管以及白炭黑等添加劑摻雜到橡膠中，并采用特殊 方法進(jìn)行加工，由于碳納米管的特殊結(jié)構(gòu)與硅烷偶聯(lián)劑的基團(tuán)作用，可以使得橡膠中各添 加劑混合更為均勻，橡膠成品性質(zhì)更加穩(wěn)定，同時(shí)橡膠在其他方面的性能，例如機(jī)械耐磨 性，防腐蝕性、回彈性、低壓縮永久變形性等方面的性能有了顯著提升。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明做進(jìn)一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特 征可以相互組合。
[0023] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可 以采用不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開說明書的具體 實(shí)施例的限制。
[0024]實(shí)施例1，本實(shí)施例提供一種橡膠組合物及其制備方法，包括的物質(zhì)有50重量份的 丁苯橡膠;5重量份的雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，此重量份按純的硅烷偶聯(lián)劑計(jì) 算;0.1重量份的納米碳管；10重量份的白炭黑;5重量份的軟化劑、防老劑、硫黃、硫化促進(jìn) 劑混合物各物質(zhì)加入質(zhì)量相同，其中軟化劑為石蠟，防老劑為聚乙烯蠟，硫化促進(jìn)劑為二硫 代氨基甲酸鹽。
[0025] 制備方法如下:首先將橡膠、硅烷偶聯(lián)劑、納米碳管、白炭黑加入水中進(jìn)行混合，制 備懸浮液，其中水的質(zhì)量占總質(zhì)量的70 %，得到懸浮液;往懸浮液中加入絮凝劑CaCl2，加入 質(zhì)量占總質(zhì)量的5%，然后干燥，得到絮凝膠;將絮凝膠加入到密煉機(jī)中，然后加入軟化劑和 防老劑，然后啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第一次混煉，時(shí)間為2分鐘，溫度為65°C;啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第二 次混煉，時(shí)間為1分鐘，溫度為70°C，然后冷卻排膠;將排膠排到壓片機(jī)上并加入硫磺和硫化 促進(jìn)劑進(jìn)行翻煉，時(shí)間為1分鐘，下片即得。
[0026] 實(shí)施例2,本實(shí)施例提供一種橡膠組合物及其制備方法，包括的物質(zhì)有60重量份的 丁苯橡膠；15重量份的雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，此重量份按純的硅烷偶聯(lián)劑 計(jì)算;2重量份的納米碳管;50重量份的白炭黑；10重量份的軟化劑、防老劑、硫黃、硫化促進(jìn) 劑混合物(質(zhì)量比例為1:2:2:1)，其中軟化劑為石蠟，防老劑為聚乙烯蠟，硫化促進(jìn)劑為二 硫代氨基甲酸鹽。
[0027] 制備方法如下:首先將橡膠、硅烷偶聯(lián)劑、納米碳管、白炭黑加入水中進(jìn)行混合，制 備懸浮液，其中水的質(zhì)量占總質(zhì)量的85 %，得到懸浮液;往懸浮液中加入絮凝劑CaCl2，加入 質(zhì)量占總質(zhì)量的10%，然后干燥，得到絮凝膠;將絮凝膠加入到密煉機(jī)中，然后加入軟化劑 和防老劑，然后啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第一次混煉，時(shí)間為3分鐘，溫度為70°C;啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第 二次混煉，時(shí)間為3分鐘，溫度為100°C，然后冷卻排膠;將排膠排到壓片機(jī)上并加入硫磺和 硫化促進(jìn)劑進(jìn)行翻煉，時(shí)間為1.5分鐘，下片即得。
[0028] 實(shí)施例3,本實(shí)施例提供一種橡膠組合物及其制備方法，包括的物質(zhì)有100重量份 的丁苯橡膠;20重量份的雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，此重量份按純的硅烷偶聯(lián) 劑計(jì)算;0.8重量份的納米碳管;75重量份的白炭黑；15重量份的軟化劑、防老劑、硫黃、硫化 促進(jìn)劑混合物(質(zhì)量比例為2:3:5:1)，其中軟化劑為石蠟，防老劑為聚乙烯蠟，硫化促進(jìn)劑 為二硫代氨基甲酸鹽。
[0029] 制備方法如下:首先將橡膠、硅烷偶聯(lián)劑、納米碳管、白炭黑加入水中進(jìn)行混合，制 備懸浮液，其中水的質(zhì)量占總質(zhì)量的75%，得到懸浮液;往懸浮液中加入絮凝劑CaCl 2，加入 質(zhì)量占總質(zhì)量的8%，然后干燥，得到絮凝膠;將絮凝膠加入到密煉機(jī)中，然后加入軟化劑和 防老劑，然后啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第一次混煉，時(shí)間為2.5分鐘，溫度為68°C ;啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第 二次混煉，時(shí)間為1.5分鐘，溫度為80°C，然后冷卻排膠;將排膠排到壓片機(jī)上并加入硫磺和 硫化促進(jìn)劑進(jìn)行翻煉，時(shí)間為1分鐘，下片即得。
[0030] 實(shí)施例4,本實(shí)施例提供一種橡膠組合物及其制備方法，包括的物質(zhì)有80重量份的 丁苯橡膠；18重量份的雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，此重量份按純的硅烷偶聯(lián)劑 計(jì)算;0.5重量份的納米碳管；12重量份的白炭黑；15重量份的軟化劑、防老劑、硫黃、硫化促 進(jìn)劑混合物（質(zhì)量比為3:1:1:2)，其中軟化劑為石蠟，防老劑為聚乙烯蠟，硫化促進(jìn)劑為二 硫代氨基甲酸鹽。
[0031] 制備方法如下:首先將橡膠、硅烷偶聯(lián)劑、納米碳管、白炭黑加入水中進(jìn)行混合，制 備懸浮液，其中水的質(zhì)量占總質(zhì)量的79 %，得到懸浮液;往懸浮液中加入絮凝劑CaCl2，加入 質(zhì)量占總質(zhì)量的8%，然后干燥，得到絮凝膠;將絮凝膠加入到密煉機(jī)中，然后加入軟化劑和 防老劑，然后啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第一次混煉，時(shí)間為2.2分鐘，溫度為66°C ;啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第 二次混煉，時(shí)間為1.5分鐘，溫度為85°C，然后冷卻排膠;將排膠排到壓片機(jī)上并加入硫磺和 硫化促進(jìn)劑進(jìn)行翻煉，時(shí)間為1.5分鐘，下片即得。
[0032]將實(shí)施例1-4制得的橡膠片性能進(jìn)行檢測，結(jié)果如表1所示。
[0033]表1實(shí)施例1-4制得的橡膠性能檢測結(jié)果
[0035]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實(shí)施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì) 對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種橡膠組合物，其特征在于，包括以下物質(zhì)： 50-100重量份的橡膠； 5-20重量份的硅烷偶聯(lián)劑，此重量份按純的硅烷偶聯(lián)劑計(jì)算； 0.1-5重量份的納米碳管； 10-80重量份的白炭黑； 5-15重量份的助劑； 所述助劑包括軟化劑、防老劑、硫黃、硫化促進(jìn)劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橡膠組合物，其特征在于，所述橡膠為丁苯橡膠，所述硅 烷偶聯(lián)劑為雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橡膠組合物，其特征在于，所述軟化劑為石蠟，所述防老 劑為聚乙烯蠟，所述硫化促進(jìn)劑為二硫代氨基甲酸鹽。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橡膠組合物，其特征在于，所述納米碳管為摻雜了氫、硼、 氮、氧、氟、硅、磷、硫、氯或者含有過渡金屬、過渡金屬化合物或者堿金屬中的至少一種物 質(zhì)。5. -種制備權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述橡膠組合物的方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 將橡膠、硅烷偶聯(lián)劑、納米碳管、白炭黑加入水中進(jìn)行混合，制備懸浮液，其中水的 質(zhì)量占總質(zhì)量的70-85%，得到懸浮液a; (2) 往懸浮液a中加入絮凝劑CaCl2，加入質(zhì)量占總質(zhì)量的5-10%，然后干燥，得到絮凝膠 b； (3) 將絮凝膠b加入到密煉機(jī)中，然后加入軟化劑和防老劑，然后啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第一 次混煉，時(shí)間為2-3分鐘，溫度為65-70 °C ; (4) 啟動(dòng)密煉機(jī)進(jìn)行第二次混煉，時(shí)間為1-3分鐘，溫度為70-KKTC，然后冷卻排膠； (5) 將步驟(4)中的排膠排到壓片機(jī)上并加入硫磺和硫化促進(jìn)劑進(jìn)行翻煉，時(shí)間為1-1.5分鐘，下片即得。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備橡膠組合物的方法，其特征在于，所述硫磺加入的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為2-5%，所述硫化促進(jìn)劑加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2%。
【文檔編號(hào)】C08K3/36GK105949545SQ201610326333
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】鮑明銳, 劉毅, 蔡俊雄, 郭慶元
【申請(qǐng)人】山東瑞川硅業(yè)有限公司