一種鈦硅復(fù)合天然橡膠材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及橡膠技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鈦娃復(fù)合天然橡膠材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高嶺石屬于1:1型層狀結(jié)構(gòu)的高嶺土(高嶺石、地開石、珍珠陶土、埃洛石等)粘土礦物之一，由Si04四面體層與A102(0H)4八面體層按1:1疊加形成不對稱的層狀結(jié)構(gòu)，從而建立了大疊偶極子，層間以(Al —O—H ---O-Si)氫鍵相連接，層間距約為072 nm，高嶺石的晶格內(nèi)不存在同晶置換，層間域電荷基本上平衡，導(dǎo)致其二維層中不能吸附陽離子，此夕卜，由于層之間的氫鍵力和范德華力的相互作用，使其具有相當(dāng)大的內(nèi)聚，因而晶層之間連接緊密、性能穩(wěn)定，其插層有機(jī)客體分子相較于插層蒙脫石組的蒙脫石更具挑戰(zhàn)性。
[0003]盡管如此，一些強(qiáng)極性的小分子，如二甲基亞砜、醋酸鉀、甲酰胺、尿素、肼等已成功地作為前驅(qū)體對其他有機(jī)分子如氯化吡啶、氨基醇及吡啶羧酸進(jìn)行進(jìn)一步插層，隨著研究的深入，一些其他的小分子和大分子，如丙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚苯乙烯等也能夠通過夾帶或取代高嶺石有機(jī)小分子復(fù)合物中小分子的方式進(jìn)入層間，被取代的插層復(fù)合物稱為前驅(qū)體，甲醇也可作為插層復(fù)合物的中間體，在極端的溫度條件下將固定的客體分子插入處理過的烷基咪唑黏土中，顯示出優(yōu)良的穩(wěn)定性。
[0004]此外，學(xué)者將離子液體插入高嶺石層間形成納米結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于電極修飾、催化劑及檢測陰離子等方面.離子液體插層高嶺石具有良好的熱穩(wěn)定性、電導(dǎo)率及光學(xué)性能，但是，國外離子液體插層高嶺石的制備方法單一，且周期較長、工藝繁瑣，本發(fā)明中通過改進(jìn)，簡化了實(shí)驗(yàn)流程，縮短了反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)能得到較好的插層效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種鈦硅復(fù)合天然橡膠材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種鈦硅復(fù)合天然橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的:
偏苯三酸酯7-8、促進(jìn)劑DM1-2、防老劑4451-2、天然橡膠100-140、高嶺石20-30、二甲基亞砜400-500、甲醇900-1000、N—甲基咪唑70-80、溴乙烷100-120、納米氧化硅4_6、鈦白粉3-4、硫磺1-1.6、聚乳酸3-4、六甲基磷酰三胺1-2、聚四氫呋喃醚二醇2_3。
[0007]—種所述的鈦硅復(fù)合天然橡膠材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述高嶺石磨成細(xì)粉，加入到其重量1.6-2倍的蒸餾水中，加入二甲基亞砜，室溫下用磁力攪拌器攪拌70-72小時(shí)，抽濾，濾餅經(jīng)無水乙醇洗滌后，于60-65°C下干燥20-24小時(shí)，得甲基高嶺石復(fù)合物；
(2)在上述甲基高嶺石復(fù)合物中加入上述甲醇，室溫條件下磁力攪拌20-30小時(shí)，得甲醇高嶺石復(fù)合物；
(3)將上述N—甲基咪唑加入至_-65°C的恒溫?cái)嚢杵髦?，滴加溴乙烷，滴加完畢后保溫?cái)嚢?0-50小時(shí)，出料，用乙酸乙酯洗滌3-4次，在70-75°C的烘箱中干燥20-24小時(shí)，得溴鹽
咼子體；
(4)將上述甲醇高嶺石復(fù)合物加入到溴鹽離子體中，磁力攪拌20-23小時(shí)，離心，將得到的固體沉淀用正丁醇洗滌2-3次，在50-60°C下干燥20-22小時(shí)，得插層復(fù)合物；
(5 )將上述六甲基磷酰三胺加入到其重量10-17倍、30-35%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入聚乳酸，在70-75°C下保溫?cái)嚢?0-16分鐘，加入鈦白粉，磁力攪拌3-5分鐘，得改性鈦白粉醇液；
(6)將納米氧化硅加入到其重量20-25倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散3-5分鐘，加入改性鈦白粉醇液，攪拌均勻，為液a ；
(7)將上述插層復(fù)合物加入到其重量4-6倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散1.6-2分鐘，與上述液a混合，攪拌條件下加入混合體系重量4-6%的無水乙醇，抽濾，得濾餅；
(8)將上述濾餅加入到聚四氫呋喃醚二醇中，加入上述偏苯三酸酯，送入80-90°C的水浴中，保溫?cái)嚢?-7分鐘，出料冷卻，得預(yù)混料；
(9)將預(yù)混料與天然橡膠混合，送入密煉機(jī)中，在65-90°C下密煉40-50s，加入除了促進(jìn)劑DM、硫磺以外的各原料，混煉10-12分鐘，排膠，冷卻至50°C以下，投入開煉機(jī)內(nèi)，加入剩余各原料，薄通3-5遍，即得。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明的橡膠成品具有很好的耐熱性能:
本發(fā)明的通過溴乙烷處理N—甲基咪唑，得到溴鹽離子體，經(jīng)插層后能夠與高嶺石的內(nèi)表面羥基產(chǎn)生較強(qiáng)的氫鍵，新氫鍵結(jié)合能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了原始高嶺土的層內(nèi)氫鍵，從而提高了尚嶺石的耐熱性能，進(jìn)而提尚了成品材料對持續(xù)性尚熱的抗性；
本發(fā)明的的橡膠成品具有很好的抗紫外線性能:
本發(fā)明經(jīng)過溴鹽離子體插層高嶺石，可以在其內(nèi)表面羥基產(chǎn)生較強(qiáng)的氫鍵，其熒光和化學(xué)反應(yīng)的量子產(chǎn)率遠(yuǎn)比無分子內(nèi)氫鍵的間位和對位異構(gòu)體低，在有分子內(nèi)氫鍵的場合內(nèi)部轉(zhuǎn)換比無氫鍵快100多倍，通過氫鍵的作用可以將吸收的紫外光能量轉(zhuǎn)變成熱能發(fā)散，從而起到保護(hù)橡膠材料的作用；
本發(fā)明采用納米氧化硅、鈦白粉結(jié)合改性作為橡膠填料，有效的改善了填料粒子在橡膠間的分散性，有效的防止了團(tuán)聚。
【具體實(shí)施方式】
[0009]—種鈦硅復(fù)合天然橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的:
偏苯三酸酯7、促進(jìn)劑DMl、防老劑4451、天然橡膠100、高嶺石20、二甲基亞砜400、甲醇900,N-甲基咪唑70、溴乙烷100、納米氧化硅4、鈦白粉3、硫磺1、聚乳酸3、六甲基磷酰三胺
1、聚四氫呋喃醚二醇2。
[0010]—種所述的鈦硅復(fù)合天然橡膠材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述高嶺石磨成細(xì)粉，加入到其重量1.6倍的蒸餾水中，加入二甲基亞砜，室溫下用磁力攪拌器攪拌70小時(shí)，抽濾，濾餅經(jīng)無水乙醇洗滌后，于60°C下干燥20小時(shí)，得甲基高嶺石復(fù)合物；
(2)在上述甲基高嶺石復(fù)合物中加入上述甲醇，室溫條件下磁力攪拌20小時(shí)，得甲醇高嶺石復(fù)合物；
(3)將上述N—甲基咪唑加入到60°C的恒溫?cái)嚢杵髦校渭愉逡彝?，滴加完畢后保溫?cái)嚢?0小時(shí)，出料，用乙酸乙酯洗滌3次，在70°C的烘箱中干燥20小時(shí)，得溴鹽離子體；
(4)將上述甲醇高嶺石復(fù)合物加入到溴鹽離子體中，磁力攪拌20小時(shí)，離心，將得到的固體沉淀用正丁醇洗滌2次，在50°C下干燥20小時(shí)，得插層復(fù)合物；
(5)將上述六甲基磷酰三胺加入到其重量10倍、30%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入聚乳酸，在70°C下保溫?cái)嚢?0分鐘，加入鈦白粉，磁力攪拌3分鐘，得改性鈦白粉醇液；
(6)將納米氧化硅加入到其重量20倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散3分鐘，加入改性鈦白粉醇液，攪拌均勻，為液a;
(7)將上述插層復(fù)合物加入到其重量4倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散1.6分鐘，與上述液a混合，攪拌條件下加入混合體系重量4%的無水乙醇，抽濾，得濾餅；
(8)將上述濾餅加入到聚四氫呋喃醚二醇中，加入上述偏苯三酸酯，送入80°C的水浴中，保溫?cái)嚢?分鐘，出料冷卻，得預(yù)混料；
(9)將預(yù)混料與天然橡膠混合，送入密煉機(jī)中，在65°C下密煉40s，加入除了促進(jìn)劑DM、硫磺以外的各原料，混煉10分鐘，排膠，冷卻至50°C以下，投入開煉機(jī)內(nèi)，加入剩余各原料，薄通3遍，即得。
[0011]性能測試:
拉伸強(qiáng)度:14.3Mpa;
斷裂伸長率:435.2%;
70°C X 22h X 20% 壓縮永久變形:16.2%；
70°C X 70h熱空氣老化試驗(yàn):
扯斷強(qiáng)度降低率:5.3%、斷裂伸長率降低率:8.1%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈦硅復(fù)合天然橡膠材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 偏苯三酸酯7-8、促進(jìn)劑DM1-2、防老劑4451-2、天然橡膠100-140、高嶺石20-30、二甲基亞砜400-500、甲醇900-1000、N—甲基咪唑70-80、溴乙烷100-120、納米氧化硅4_6、鈦白粉3-4、硫磺1-1.6、聚乳酸3-4、六甲基磷酰三胺1-2、聚四氫呋喃醚二醇2_3。2.—種如權(quán)利要求1所述的鈦硅復(fù)合天然橡膠材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將上述高嶺石磨成細(xì)粉，加入到其重量1.6-2倍的蒸餾水中，加入二甲基亞砜，室溫下用磁力攪拌器攪拌70-72小時(shí)，抽濾，濾餅經(jīng)無水乙醇洗滌后，于60-65°C下干燥20-24小時(shí)，得甲基高嶺石復(fù)合物； (2)在上述甲基高嶺石復(fù)合物中加入上述甲醇，室溫條件下磁力攪拌20-30小時(shí)，得甲醇高嶺石復(fù)合物； (3)將上述N—甲基咪唑加入到60-65°C的恒溫?cái)嚢杵髦校渭愉逡彝?，滴加完畢后保溫?cái)嚢?0-50小時(shí)，出料，用乙酸乙酯洗滌3-4次，在70-75°C的烘箱中干燥20-24小時(shí)，得溴鹽咼子體； (4)將上述甲醇高嶺石復(fù)合物加入到溴鹽離子體中，磁力攪拌20-23小時(shí)，離心，將得到的固體沉淀用正丁醇洗滌2-3次，在50-60°C下干燥20-22小時(shí)，得插層復(fù)合物； (5)將上述六甲基磷酰三胺加入到其重量10-17倍、30-35%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入聚乳酸，在70-75°C下保溫?cái)嚢?0-16分鐘，加入鈦白粉，磁力攪拌3-5分鐘，得改性鈦白粉醇液； (6)將納米氧化硅加入到其重量20-25倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散3-5分鐘，加入改性鈦白粉醇液，攪拌均勻，為液a ； (7)將上述插層復(fù)合物加入到其重量4-6倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散1.6-2分鐘，與上述液a混合，攪拌條件下加入混合體系重量4-6%的無水乙醇，抽濾，得濾餅； (8)將上述濾餅加入到聚四氫呋喃醚二醇中，加入上述偏苯三酸酯，送入80-90°C的水浴中，保溫?cái)嚢?-7分鐘，出料冷卻，得預(yù)混料； (9)將預(yù)混料與天然橡膠混合，送入密煉機(jī)中，在65-90°C下密煉40-50s，加入除了促進(jìn)劑DM、硫磺以外的各原料，混煉10-12分鐘，排膠，冷卻至50°C以下，投入開煉機(jī)內(nèi)，加入剩余各原料，薄通3-5遍，即得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈦硅復(fù)合天然橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的：偏苯三酸酯7-8、促進(jìn)劑DM1-2、防老劑4451-2、天然橡膠100-140、高嶺石20-30、二甲基亞砜400-500、甲醇900-1000、N－甲基咪唑70-80、溴乙烷100-120、納米氧化硅4-6、鈦白粉3-4、硫磺1-1.6、聚乳酸3-4、六甲基磷酰三胺1-2、聚四氫呋喃醚二醇2-3。本發(fā)明采用納米氧化硅、鈦白粉結(jié)合改性作為橡膠填料，有效的改善了填料粒子在橡膠間的分散性，有效的防止了團(tuán)聚。
【IPC分類】C08K3/36, C08L7/00, C08L67/04, C08K5/3445, C08K9/04, C08K3/34, C08L71/02, C08K3/22, C08K13/06
【公開號】CN105504371
【申請?zhí)枴緾N201510952157
【發(fā)明人】高芳
【申請人】合肥杰明新材料科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月17日