[發明專利]無機納米功能粉體增強硫化膠耐介質性能的方法

有效

• 申請號: 200910048307.8
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101525450A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 施利毅;蘆火根;趙國璋;付繼芳;吳榮懿;卓靖
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08L21/00
• 分類號: C08L21/00;C08K9/02;C08K9/04;C08K3/22;C08K3/26;C08K3/34;C08J3/20
• 代理公司: 上海上大專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及無機納米功能粉體增強硫化膠耐介質性能的方法，屬于納米材料改性增強橡膠技術領域。

背景技術

隨著我國各種公路、大型水利工程、采礦工程及諸多工程項目建設的開展，需要大量使用各種工程機械。特別是西部大開發、南水北調、西氣東輸等項目的實施下，市場對大型工程機械的需求進一步擴大。工程機械輪胎一般是在苛刻的環境下工作的，如：推土機、挖掘機、壓路機等工程車，作業場地大，路面不平坦且有尖銳的碎石塊、巖石、釘子和玻璃等雜物和酸堿環境等苛刻的條件，受硬物沖擊大又經常性晝夜連續作業，輪胎胎面易被割傷或刺穿或出現崩花掉塊等現象。尤其是在銅礦、鐵礦等工作的工程機械，常常要接觸很多腐蝕性物質，造成輪胎壽命急劇降低。

由于工作環境的特殊性，工程機械輪胎對輪胎負荷及耐酸堿腐蝕等能力要求大，要求胎面具有高強度、耐撕裂，良好耐磨及強耐酸堿等極佳綜合性能輪胎，而傳統輪胎配方技術及國外先進的技術壁壘使國內在開發高性能工程輪胎胎面材料時遇到了極大障礙，必須采取新技術突破，納米材料及技術的發展為開發高性能胎面材料提供了新途徑。

在相關文獻中，Job等人采用混合澆鑄法制備了天然橡膠/炭黑復合膜，該材料具有好的機械性能，加工性能，電導率。Mishra等人在丁基橡膠中添加了不同含量的納米CaCO3，發現橡膠的斷裂伸長率隨納米CaCO3的含量增加而急劇增長，在添加量為12％時，斷裂伸長率和撕裂強度增長了大約100％。

但是一般納米粉體和橡膠分子間相容性差，形成“海島”結構，給分散及加工帶來很大困難。普通填料能提高耐介質性能，但加入后力學性能迅速下降，不能達到理想效果。

發明內容

本發明目的是提出了一種無機納米功能粉體增強硫化膠耐介質性能的方法。

為了達到上述目的，本發明采用下述的技術方案。

一種無機納米功能粉體增強硫化膠耐介質性能的方法，其特征在于具有以下工藝過程和步驟：

a.根據硫化膠工作中所接觸的介質，如：耐水、耐油、耐酸、耐堿等強極性介質，確定無機納米功能粉體，如：納米氧化鋁、納米氧化硅、納米氧化鈦及納米重晶石、納米碳酸鈣等中的一種或幾種；當無機納米功能粉體為納米重晶石或納米碳酸鈣粉體時需將其表面進行無機改性，由于表面惰性很強需要先通過物理作用將其表面吸附無機改性劑，使其表面先富含少量活性羥基，無機改性劑納米氧化鋁、納米氧化硅、納米氧化鈦等中的一種，無機改性劑用量為無機納米功能粉體重量的1％～10％；

b.為使上述所選用的無機納米功能粉體在橡膠基體中有良好的相容性，需要將無機納米粉體進行疏水親油改性，改性劑為疏水親油的有機物，如：硬脂酸、聚氨酯、聚丙烯酸酯、硅烷類偶聯劑等中的一種，改性劑用量為無機納米粉體重量的1％～10％，改性后抽濾，濾餅多次洗滌后干燥和粉碎，制得改性后的無機納米功能粉體；

c.將步驟b制得的無機納米功能粉體在硫化膠混煉過程中加入，加入量為硫化膠質量的1％～20％，改性后的納米粉體最終在橡膠基體中達到均勻的分散的效果，工程輪胎胎面硫化成型后具有強耐酸堿性，較高的拉伸強度、高撕裂及良好的耐磨性等極佳的綜合性能胎面膠(硫化膠)。

由于無機納米功能粉體有機改性后，親水端吸附在納米重晶石表面，外面包覆的硬脂酸直鏈烷烴有很強的疏水親油性，疏水端朝外使改性納米重晶石微觀分散至橡膠內部后與橡膠基體良好相容，硬脂酸有機分子使橡膠具有很高的致密性能較好的阻止酸堿介質進入橡膠內部，少量酸堿介質滲入橡膠基體后使基體膨脹，橡膠分子間作用力更大，所以在少量加入時胎面膠性能有所上升。

附圖說明

圖1硬脂酸鈉加入量對粉體沉降體積的影響

具體實施方式

現將本發明的實施例敘述于后。

實施例1

取200g含納米碳酸鈣質量分數為20％的漿料(顆粒10～50nm)，將漿料液置于轉速為5500rpm的高剪切混合乳化機中分散60分鐘后，在高速攪拌下加入聚丙烯酸鈉分散劑50g，升溫至50℃，然后加入15ml濃度為10％的Na₂SiO₃溶液，在該溫度下緩慢滴加40ml濃度為1mol/l的H₂SO₄溶液調節pH至4。反應完畢后保溫半小時，抽濾、洗滌、干燥、粉碎，即得納米碳酸鈣/氧化硅水合物包覆納米碳酸鈣改性粒子。