本發(fā)明涉及橡膠材料，具體涉及橡膠填料、包含其的橡膠復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、綠色輪胎(或節(jié)油輪胎)以節(jié)省燃油和減少?gòu)U氣排放為主旨，與普通子午線輪胎相比，綠色輪胎的能耗大幅降低。溶聚丁苯橡膠比通用的乳聚丁苯橡膠更環(huán)保，而且在合成過程中可以根據(jù)需要控制和調(diào)節(jié)微觀分子結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)改善輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)、濕地抓著力指數(shù)。未來幾年，溶聚丁苯橡膠在輪胎行業(yè)中的應(yīng)用必將有突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。順丁橡膠、異戊橡膠和丁基橡膠也采用溶聚工藝生產(chǎn)，在輪胎產(chǎn)業(yè)中均有應(yīng)用。

2、目前應(yīng)用最多的填充劑是炭黑，但隨著環(huán)保要求的提高，白炭黑將逐步取代炭黑成為用量最大的填充劑。白炭黑/溶聚丁苯橡膠配合體系是制備高性能綠色輪胎胎面膠的常用配合體系，但白炭黑粒徑小，表面極性大與橡膠的相容性差，因此易團(tuán)聚而難以分散。因此白炭黑需要表面改性，現(xiàn)有技術(shù)通常使用的填料表面改性劑包括鈦酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑等。

3、cn101798473a公開了采用多硫硅烷偶聯(lián)劑改性白炭黑，繼而制備白炭黑/炭黑復(fù)合填料，但是加大硅烷偶聯(lián)劑用量會(huì)引起硫化動(dòng)力學(xué)降低，需補(bǔ)加硫化劑和硫化促進(jìn)劑。

4、cn101220177a公開了一種氨基類硅烷偶聯(lián)劑改性白炭黑制備白炭黑/溶聚丁苯橡膠納米復(fù)合材料的方法。將納米白炭黑和硅烷偶聯(lián)劑在乙醇中分散，高溫下進(jìn)行縮合反應(yīng)，再將改性的納米白炭黑粉末加入溶聚丁苯膠液中，攪拌分散、脫除溶劑、干燥后得到共凝聚法制備的白炭黑/溶聚丁苯橡膠納米復(fù)合材料。但小分子的表面改性劑存在加工性能差、改性過程中產(chǎn)生小分子、儲(chǔ)存穩(wěn)定性差和影響輪胎的使用壽命等缺點(diǎn)，也無法解決白炭黑和橡膠結(jié)合力差的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的白炭黑易于團(tuán)聚，且白炭黑和橡膠結(jié)合力差等的問題，提供橡膠復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的橡膠復(fù)合材料以附載多巴胺改性白炭黑的聚二乙烯基苯微球?yàn)樘盍?，其以聚二乙烯基苯微球?yàn)檩d體，可以更加有效地提高白炭黑的分散性，同時(shí)聚二乙烯基苯微球也可以起到物理纏結(jié)交聯(lián)點(diǎn)的作用，其與共混橡膠通過硫化交聯(lián)作用提高材料的物理機(jī)械性能，該橡膠復(fù)合材料可用于制造綠色輪胎。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種橡膠填料，所述橡膠填料包括：聚二乙烯基苯微球和附載在所述聚二乙烯基苯微球上的聚多巴胺改性白炭黑；其中，所述聚二乙烯基苯微球和所述聚多巴胺改性白炭黑的質(zhì)量比為1:0.5-20。

3、本發(fā)明第二方面提供一種橡膠填料的制備方法，所述制備方法包括：

4、(1)在第一緩沖溶液中，將白炭黑與多巴胺進(jìn)行第一反應(yīng)，得到聚多巴胺改性白炭黑；

5、(2)在第二緩沖溶液中，將聚二乙烯基苯微球與步驟(1)得到的聚多巴胺改性白炭黑進(jìn)行第二反應(yīng)，得到附載聚多巴胺改性白炭黑的聚二乙烯基苯微球；其中，所述聚二乙烯基苯微球和所述聚多巴胺改性白炭黑的質(zhì)量比為1:0.5-20。

6、本發(fā)明第三方面提供一種橡膠復(fù)合材料，所述橡膠復(fù)合材料包括：溶聚橡膠生膠、第一填料和第二填料，其中，所述第一填料為前述第一方面的橡膠填料和前述第二方面的制備方法制得的橡膠填料，所述第二填料為聚多巴胺改性白炭黑；其中，所述第一橡膠填料和第二橡膠填料的總加入量為所述溶聚橡膠生膠干基質(zhì)量的10-60wt％。

7、本發(fā)明第四方面提供一種橡膠復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括：將溶聚橡膠生膠與第一填料和第二填料進(jìn)行混煉，然后進(jìn)行硫化，得到橡膠復(fù)合材料；其中，所述第一填料為前述第一方面的橡膠填料和前述第二方面的制備方法制得的橡膠填料，所述第二填料為聚多巴胺改性白炭黑；所述第一橡膠填料和第二橡膠填料的總加入量為所述溶聚橡膠生膠干基質(zhì)量的10-60wt％。

8、本發(fā)明第五方面提供前述的橡膠復(fù)合材料或前述的制備方法制得的橡膠復(fù)合材料在輪胎中的應(yīng)用。

9、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的有益技術(shù)效果如下：

10、(1)本發(fā)明的橡膠填料為附載聚多巴胺改性白炭黑的聚二乙烯基苯微球，其采用聚多巴胺修飾白炭黑，可以防止白炭黑自身團(tuán)聚，提高白炭黑的分散性；同時(shí)以聚二乙烯基苯微球?yàn)檩d體，可以更加有效地提高白炭黑的分散性。

11、(2)本發(fā)明的橡膠填料可用于制備橡膠復(fù)合材料，聚二乙烯基苯微球也可以起到物理纏結(jié)交聯(lián)點(diǎn)的作用，當(dāng)加入硫化劑進(jìn)行硫化后，微球填料與共混橡膠通過硫化交聯(lián)作用可以有效地增強(qiáng)材料的物理機(jī)械性能；同時(shí)聚多巴胺中的兒茶酚胺結(jié)構(gòu)具有較高的親和力，可以和橡膠緊密結(jié)合，提高白炭黑/橡膠的力學(xué)強(qiáng)度。本發(fā)明得到的橡膠復(fù)合材料可適用于制造綠色輪胎。

12、(3)本發(fā)明的制備方法步驟少，操作簡(jiǎn)單，解決了白炭黑易于團(tuán)聚，且白炭黑和橡膠結(jié)合力差的問題。

技術(shù)特征：

1.一種橡膠填料，其特征在于，所述橡膠填料包括：聚二乙烯基苯微球和附載在所述聚二乙烯基苯微球上的聚多巴胺改性白炭黑；其中，所述聚二乙烯基苯微球和所述聚多巴胺改性白炭黑的質(zhì)量比為1:0.5-20。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠填料，其中，所述聚二乙烯基苯微球和所述聚多巴胺改性白炭黑的質(zhì)量比為1:1-10；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橡膠填料，其中，所述聚二乙烯基苯微球的粒徑為0.1-1μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橡膠填料，其中，所述白炭黑的粒徑為20-60nm。

5.一種橡膠填料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，步驟(1)具體包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，白炭黑和多巴胺的質(zhì)量比為1:0.05-1；

8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其中，步驟(2)具體包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，所述聚二乙烯基苯微球和所述聚多巴胺改性白炭黑的質(zhì)量比為1:1-10；

10.一種橡膠復(fù)合材料，其特征在于，所述橡膠復(fù)合材料包括：溶聚橡膠生膠、第一填料和第二填料，其中，所述第一填料為權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的橡膠填料或權(quán)利要求5-9中任意一項(xiàng)所述的制備方法制得的橡膠填料，所述第二填料為聚多巴胺改性白炭黑；所述第一橡膠填料和第二橡膠填料的總加入量為所述溶聚橡膠生膠干基質(zhì)量的10-60wt％。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的橡膠復(fù)合材料，其中，所述第一填料和所述第二填料的質(zhì)量比為1:0.5-20。

12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的橡膠復(fù)合材料，其中，所述第二橡膠填料的加入量為所述溶聚橡膠生膠干基質(zhì)量的10-40wt％。

13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的橡膠復(fù)合材料，其中，所述橡膠復(fù)合材料還包括助劑。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的橡膠復(fù)合材料，其中，所述助劑選自硫化劑、防老劑、促進(jìn)劑和活化劑中的一種或多種。

15.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的橡膠復(fù)合材料，其中，所述溶聚橡膠生膠選自溶聚丁苯橡膠、異戊橡膠、順丁橡膠和丁基橡膠中的一種或多種。

16.一種橡膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制備方法，其中，所述第一填料和所述第二填料的質(zhì)量比為1:0.5-20。

18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的制備方法，其中，所述第二橡膠填料的加入量為所述溶聚橡膠生膠干基質(zhì)量的10-40wt％。

19.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的制備方法，其中，在所述混煉的步驟中，還加入助劑。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制備方法，其中，所述助劑選自硫化劑、防老劑、促進(jìn)劑和活化劑中的一種或多種。

21.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的制備方法，其中，所述溶聚橡膠生膠選自溶聚丁苯橡膠、異戊橡膠、順丁橡膠和丁基橡膠中的一種或多種。

22.權(quán)利要求10-15中任意一項(xiàng)所述的橡膠復(fù)合材料或權(quán)利要求16-21所述的制備方法制得的橡膠復(fù)合材料在輪胎中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了橡膠填料、包含其的橡膠復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的所述橡膠填料包括：聚二乙烯基苯微球和附載在所述聚二乙烯基苯微球上的聚多巴胺改性白炭黑；其中，所述聚二乙烯基苯微球和所述聚多巴胺改性白炭黑的質(zhì)量比為1:0.5?20。本發(fā)明的橡膠復(fù)合材料包括：溶聚橡膠生膠和所述的橡膠填料；其中，所述橡膠填料的加入量為所述溶聚橡膠生膠干基質(zhì)量的10?60wt％。本發(fā)明以附載聚多巴胺改性白炭黑的聚二乙烯基苯微球作為填料，解決了白炭黑易于團(tuán)聚，且白炭黑和橡膠結(jié)合力差的問題。本發(fā)明得到的橡膠復(fù)合材料可適用于制造綠色輪胎。

技術(shù)研發(fā)人員：史工昌,趙志超,楊海龍,王永峰,邵衛(wèi),鐘啟林,桂強(qiáng),張志強(qiáng),董靜,龔光碧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油天然氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17