CN105820392A - 一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物及该橡胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工领域，涉及一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物及该橡胶的制备方法。包括以下物质：双‑[3‑(三乙氧基硅)丙基]‑四硫化物、碳酸钙、环烷油、硫磺、纳米二氧化硅粉末、丁苯橡胶乳液、黏土、石墨烯。制备方法，包括以下步骤：絮凝，将双‑[3‑(三乙氧基硅)丙基]‑四硫化物和环烷油按比例混合均匀，超声，加入黏土，继续超声；加入纳米二氧化硅粉末和丁苯橡胶乳液混合均匀，加热，加入絮凝剂搅拌均匀，静置；干燥，混炼，将絮凝胶状物中加入碳酸钙和石墨烯进行混炼，得到混炼胶；硫化，加入硫磺，加热进行交联硫化反应，得到橡胶。增强了橡胶的耐磨性能，橡胶在拉伸强度、抗撕裂强度等方面的性能也得到了较大的提高。

Description

一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物及该橡胶的制备方法
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种橡胶组合物以及含有该组合物的橡胶的制备方法，尤其涉及一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物及该橡胶的制备方法。
背景技术
随着我国的航空及高速公路事业蓬勃发展，交通运输行业对“绿色轮胎”的广泛需求，橡胶硅烷偶联剂的需求量也越来越大。橡胶硅烷偶联剂作为教教生产行业以个重要的添加剂一直是近年来研究的热点和难点所在，特别是在对于橡胶具有一定的耐热性、耐磨性、均匀性等要求上，需要在橡胶生产行业加入一些新型的具有更加优异性能的物质，比如石墨烯。通过特殊过程混合与制备，加入不同添加剂可以使得橡胶具有较大的性能改变。
双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物作为应用最早、用量最大、性能优异的橡胶硅烷偶联剂，常用于处理炭黑、SiO2等无机填料，不仅具有活化剂、偶联剂的作用，还具有交联剂、软化剂和补强剂的作用，在橡胶工业中作为补强剂和硫化剂。用于改性白炭黑胶料时，可明显改善胶料加工性能和物理性能，如：对未硫化胶料，可降低门尼粘度、减少焦烧现象、硫化程度提高，以及混炼、压延、压出特性大大改善等；对硫化胶料，拉伸强力和定伸强力提高、永久变形降低、硅磨耗性能得到改善、抗撕裂强度提高等。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提供一种新型的含有硅烷偶联剂的橡胶组合物及该橡胶的制备方法。为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物，按照重量分数包括以下物质：
作为优选，所述纳米二氧化硅粉末的颗粒大小在30-50nm，所述石墨烯为层数1-5的石墨烯或改性石墨烯。
一种制备上述含有硅烷偶联剂的橡胶组合物的橡胶制备方法，包括以下步骤：
(1)絮凝，首先将双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和环烷油按比例混合均匀，超声5-10分钟，然后加入黏土，继续超声5-10分钟；加入纳米二氧化硅粉末和丁苯橡胶乳液混合均匀，并加热至30-45℃，加入絮凝剂搅拌均匀，然后静置5-8h，得到絮凝混合物a；
(2)干燥，将絮凝混合物a洗涤，干燥，得到絮凝胶状物b；
(3)混炼，将絮凝胶状物b中加入碳酸钙和石墨烯进行混炼，得到混炼胶c；
(4)硫化，将混炼胶c中加入硫磺，加热至100-200℃进行交联硫化反应，得到橡胶d。
作为优选，所述黏土为钠基膨润土，黏土的平均粒径为20-50微米，阳离子交换容量为75-85mmol/100g，所述黏土中蒙脱土含量为80-85％。
作为优选，所述絮凝剂为质量浓度2-3％的盐酸溶液。
作为优选，所述步骤(2)中干燥方式为，在氮气氛围下，加热至35-50℃，干燥2-3h。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，公开了新的含有硅烷偶联剂的橡胶原料配方和橡胶制备方法，所使用的纳米黏土能够小颗粒均匀分布在橡胶其他原料成分中，硅烷偶联剂和丁苯橡胶乳液以及黏土等成分的加入能够似的橡胶具有较好的粘合性，石墨烯的加入也增强了橡胶的耐磨性能，此外，使用本发明方法制备的橡胶在拉伸强度、抗撕裂强度等方面的性能也得到了较大的提高。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物以及含有该组合物的橡胶的制备方法。按照重量分数包括以下物质：
双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物5份，碳酸钙2份，环烷油10份，硫磺3份，纳米二氧化硅粉末2份，丁苯橡胶乳液50份，黏土5份，石墨烯2份。
橡胶制备方法，包括以下步骤：絮凝，首先将双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和环烷油按比例混合均匀，超声8分钟，然后加入平均粒径为20左右的黏土(阳离子交换容量为85mmol/100g左右，蒙脱土含量为80％左右)，继续超声5分钟；加入纳米二氧化硅粉末和丁苯橡胶乳液混合均匀，并加热至30-45℃，加入絮凝剂(质量分数为2％的盐酸)搅拌均匀，然后静置5h，得到絮凝混合物a；干燥，将絮凝混合物洗涤，然后在氮气氛围下加热至35℃干燥2h，得到絮凝胶状物b；混炼，将絮凝胶状物b中加入碳酸钙和石墨烯进行混炼，得到混炼胶c；硫化，将混炼胶c中加入硫磺，加热至100℃进行交联硫化反应，得到橡胶成品d。
实施例2，本实施例提供一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物以及含有该组合物的橡胶的制备方法。按照重量分数包括以下物质：
双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物1份，碳酸钙1份，环烷油20份，硫磺8份，纳米二氧化硅粉末5份，丁苯橡胶乳液60份，黏土10份，氨基改性石墨烯1份。
橡胶制备方法，包括以下步骤：絮凝，首先将双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和环烷油按比例混合均匀，超声5分钟，然后加入平均粒径为50左右的黏土(阳离子交换容量为80mmol/100g左右，蒙脱土含量为82％左右)，继续超声6分钟；加入纳米二氧化硅粉末和丁苯橡胶乳液混合均匀，并加热至35℃，加入絮凝剂(质量分数为2.5％的盐酸溶液)搅拌均匀，然后静置8h，得到絮凝混合物a；干燥，将絮凝混合物洗涤，然后在氮气氛围下加热至40℃干燥2h，得到絮凝胶状物b；混炼，将絮凝胶状物b中加入碳酸钙和石墨烯进行混炼，得到混炼胶c；硫化，将混炼胶c中加入硫磺，加热至150℃进行交联硫化反应，得到橡胶成品d。
实施例3，本实施例提供一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物以及含有该组合物的橡胶的制备方法。按照重量分数包括以下物质：
双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物3份，碳酸钙1份，环烷油15份，硫磺5份，纳米二氧化硅粉末3份，丁苯橡胶乳液30份，黏土10份，石墨烯0.5份。
橡胶制备方法，包括以下步骤：絮凝，首先将双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和环烷油按比例混合均匀，超声10分钟，然后加入平均粒径为20左右的黏土(阳离子交换容量为75mmol/100g左右，蒙脱土含量为81％左右)，继续超声10分钟；加入纳米二氧化硅粉末和丁苯橡胶乳液混合均匀，并加热至45℃，加入絮凝剂(质量分数为2.5％的盐酸)搅拌均匀，然后静置5h，得到絮凝混合物a；干燥，将絮凝混合物洗涤，然后在氮气氛围下加热至35℃干燥2h，得到絮凝胶状物b；混炼，将絮凝胶状物b中加入碳酸钙和石墨烯进行混炼，得到混炼胶c；硫化，将混炼胶c中加入硫磺，加热至200℃进行交联硫化反应，得到橡胶成品d。
实施例4，本实施例提供一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物以及含有该组合物的橡胶的制备方法。按照重量分数包括以下物质：
双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物2份，碳酸钙1份，环烷油18份，硫磺5份，纳米二氧化硅粉末4份，丁苯橡胶乳液35份，黏土8份，石墨烯5份。
橡胶制备方法，包括以下步骤：絮凝，首先将双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和环烷油按比例混合均匀，超声7分钟，然后加入平均粒径为45左右的黏土(阳离子交换容量为85mmol/100g左右，蒙脱土含量为80％左右)，继续超声8分钟；加入纳米二氧化硅粉末和丁苯橡胶乳液混合均匀，并加热至40℃，加入絮凝剂搅拌均匀，然后静置7h，得到絮凝混合物a；干燥，将絮凝混合物a洗涤，然后在氮气氛围下加热至40℃干燥2h，得到絮凝胶状物b；混炼，将絮凝胶状物b中加入碳酸钙和石墨烯进行混炼，得到混炼胶c；硫化，将混炼胶c中加入硫磺，加热至150℃进行交联硫化反应，得到橡胶成品d。
将实施例1-4制得的橡胶成品性能进行检测，结果如表1所示。
表1实施例1-4所制备的橡胶成品各项性能检测结果
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物，其特征在于，按照重量分数包括以下物质：
2.根据权利要求1所述的一种含有硅烷偶联剂的橡胶组合物，其特征在于，所述纳米二氧化硅粉末的颗粒大小在30-50nm，所述石墨烯为层数1-5的石墨烯或改性石墨烯。
3.一种制备权利要求1或2任意一项所述含有硅烷偶联剂的橡胶组合物的橡胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)絮凝，首先将双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和环烷油按比例混合均匀，超声5-10分钟，然后加入黏土，继续超声5-10分钟；加入纳米二氧化硅粉末和丁苯橡胶乳液混合均匀，并加热至30-45℃，加入絮凝剂搅拌均匀，然后静置5-8h，得到絮凝混合物a；
(2)干燥，将絮凝混合物a洗涤，干燥，得到絮凝胶状物b；
(3)混炼，将絮凝胶状物b中加入碳酸钙和石墨烯进行混炼，得到混炼胶c；
(4)硫化，将混炼胶c中加入硫磺，加热至100-200℃进行交联硫化反应，得到橡胶d。
4.根据权利要求3所述的一种橡胶制备方法，其特征在于，所述黏土为钠基膨润土，黏土的平均粒径为20-50微米，阳离子交换容量为75-85mmol/100g，所述黏土中蒙脱土含量为80-85％。
5.根据权利要求3所述的一种橡胶制备方法，其特征在于，所述絮凝剂为质量浓度2-3％的盐酸溶液。
6.根据权利要求3所述的一种橡胶制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中干燥方式为，在氮气氛围下，加热至35-50℃，干燥2-3h。
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