CN109467918B - 一种高抗湿滑弹性体纳米复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高抗湿滑弹性体纳米复合材料及制备方法。复合材料是由包括以下组分的原料制备而得：各组分按重量份数计：预聚体100重量份；白炭黑5～20重量份；抗湿滑树脂10～30重量份；扩链剂2～11重量份；交联剂1～6重量份。方法包括：将预聚体在105～125℃、真空条件下搅拌1.5～2.5h，加入抗湿滑树脂，高速搅拌1.5～2.5h，降温至95～115℃，加入白炭黑，高速搅拌2～3h,降温至85～95℃，加入小分子多元醇扩链剂、交联剂，高速搅拌2～3min，浇注成型。本发明在保证物理机械性能基本不变的情况下显著提高制品抗湿滑性能，综合使用性能优异。

Description

一种高抗湿滑弹性体纳米复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，进一步地说，是涉及一种高抗湿滑弹性体纳米 复合材料及制备方法。
背景技术
共享单车是指企业与政府合作，在公共服务区、地铁站点、公交站点、商 业区、居民区、校园等提供自行车单车共享服务，是共享经济的一种新形态。 到目前为止，全国共享单车的种类有摩拜单车、ofo单车、小蓝单车、酷骑单 车、1步单车、由你单车、骑呗、熊猫单车、云单车、快兔出行等，四十余种。 数据显示，截至2016年底，中国共享单车市场整体用户数量已达到1886万， 预计今年年底将达到5000万用户规模。共享单车的出现和火爆是互联网+时代 衍生的一个产物，有其不可忽视的自身优势和积极作用，共享单车在满足人们 安全、快捷、舒适出行的同时，成为治疗城市拥堵“癌症”的一剂猛药，同时 共享单车一定程度上减少了汽车的使用量，不仅打通了出行的“最后一公里”， 也让人们的生活变得更加绿色环保，更值得一提的是，共享单车的火爆将疲软 的自行车市场激活，一批老字号自行车制造企业也因此迎来了难得的市场机 遇，充分响应了“大力改造提升传统产业”的要求。
但共享单车本身也存在着诸多的不足和需要完善的地方。随着我国多地进 入雨水多发季节，《北京法制晚报》《厦门日报》《福州新闻》《天津晨报》等多 家新闻媒体均有报道，市民因在湿滑路面使用共享单车，由于轮胎抗湿滑性较 差，打滑侧翻造成多起严重意外事故，使用者要求共享单车公司承担全额医疗 费。因此，对轮胎提出了更高的技术要求。
对于轮胎抗湿滑性能的评价，如果直接通过路面测试不仅费时费力价格高 昂，同时由于路面水膜厚度无法有效地控制导致测试结果的稳定性与一致性常 常遭到质疑。因此，通过研究其它性能参数来间接地与材料抗湿滑特性获得相 关性，通过时温等效将橡胶材料高频下(104～108Hz)的动态性能转换成可以 测量的温度(0℃)及频率(10Hz)下的动态性能，成为目前最常使用的抗湿 滑性能的预测表征评价标准：0℃下具有较高tanδ值的橡胶材料通常具有较好 的抗湿滑性能。
目前使用的共享单车轮胎材料多为SEBS、OBC和PU等。SEBS是以聚苯 乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性 三嵌共聚物，具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能。 SEBS的A-B-A型三嵌段共聚物硬链段是聚苯乙烯(PS)，柔性链段是乙烯-丁 烯(EB)，因此它同时具有PS段的热塑性特征和EB段的弹性体特征。EB段 玻璃化转变温度为-60～-20℃，PS段玻璃化转变温度高于100℃，因此SEBS的 0℃下的tanδ值较低，抗湿滑性能较差。OBC弹性体是Dow化学公司开发的 一种新型的乙烯-辛烯嵌段共聚物，商品名为Infuse。该公司将现有的连续加工 工艺与两种非茂金属催化剂相结合，同时添加产生嵌段共聚物的关键-非接触式 的“链穿梭剂”，使这两种催化剂能够协同作用即合成了具有独特的“软”“硬” 交替嵌段结构的高聚物，具有加工速度快、抗磨损性能好等特点。但其玻璃化 转变温度较低(-40℃左右)，0℃下的tanδ值也较低，抗湿滑性能亦较差。聚 氨酯又称聚氨基甲酸酯，简称PU，是由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化 合物反应得到的一类主链上带有重复氨基甲酸酯(—NHCOO—)基团的聚合 物的总称，其具有软硬相微相分离的化学结构，比一般弹性体复杂，由聚氨酯 材料制作的轮胎工艺简单，安全、耐用、环保，成本较低，因此受到消费者的 青睐，也成为业内关注的焦点。传统聚氨酯弹性体采用聚酯或聚醚多元醇与异 氰酸酯反应，其玻璃化转变温度在-80～-50℃，0℃时tanδ值低于0.1，抗湿滑 性能较差。目前所用材料在湿滑路面的使用性能均较差，因此必须开发新的材 料。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种高抗湿滑纳米复合材料 及制备方法。本发明的弹性体材料在传统浇注型聚氨酯弹性体合成的基础上， 引入羟基封端的溶聚丁苯橡胶作为软段，在保持聚氨酯弹性体材料本身环境友 好、高耐磨、耐油、耐化学品、低滚动阻力优点的基础上，结合溶聚丁苯橡胶 优良的耐屈挠性和优异的动态力学性能，调节了聚氨酯弹性体的玻璃化转变温 度，同时加入白炭黑有效刺破水膜，加入一定量的抗湿滑树脂，在保证物理性 能基本不变的情况下显著提高制品抗湿滑性能，克服了现有共享单车实心轮胎 抗湿滑性差等缺点，综合使用性能优异，采用本发明所述的材料制备实心轮胎 在自行车轮胎行业中势必有广阔的发展空间
本发明的目的之一是提供一种高抗湿滑弹性体纳米复合材料。
所述复合材料是由包括以下组分的原料制备而得：
各组分按重量份数计：
Figure BDA0001402843460000031
所述小分子多元醇扩链剂为1,4-丁二醇或乙二醇；
所述交联剂为三羟甲基丙烷或丙三醇；
所述预聚体是羟基封端溶聚丁苯橡胶与异氰酸酯反应后制得；羟基封端溶 聚丁苯橡胶的分子量为1000～8000；优选为3000-5000；羟基封端溶聚丁苯橡 胶的玻璃化转变温度为-20～-30℃；
羟基封端溶聚丁苯橡胶与异氰酸酯的质量比为100：(15～45)；优选为100: (30～45)。
所述的抗湿滑树脂为苯乙烯类树脂或C5C9共聚树脂或C9树脂或古马隆 树脂或萜烯树脂，其玻璃化转变温度为20～50℃，软化温度80～110℃；优选玻 璃化转变温度为30～40℃，软化温度90～100℃。
所述羟基封端溶聚丁苯橡胶是采用阴离子聚合制备的羟基封端溶聚丁苯 橡胶；是由包括以下步骤的方法制备：
(1)双锂引发剂的制备：环己烷和四氢呋喃做溶剂，异戊二烯和金属锂 在冰水浴条件下反应生成双锂引发剂；
(2)环氧乙烷蒸馏提纯；
(3)丁二烯、苯乙烯、双锂引发剂进行合成反应，反应温度为45～55℃， 反应时间为3.5～4.5h，釜降至室温，加入环氧乙烷做封端剂，反应时间12～14 h；制得羟基封端溶聚丁苯橡胶；
丁二烯：苯乙烯质量比为100:(25～35)；
环氧乙烷与活性锂的质量比为100:(10～20)；
活性锂：(丁二烯+苯乙烯)的质量比为1：(90～790)。
其中，优选：
双锂引发剂的浓度为0.5～1.0mol/L。
所述预聚体是由包括以下步骤的方法制备的：
将羟基封端溶聚丁苯橡胶在90～100℃、真空条件下搅拌2～3h，降温至 80～90℃，加入异氰酸酯，反应2.5～3h，降温至65～75℃，取样，检测—NCO 的质量含量，若—NCO的质量含量<5％-11％，则补加异氰酸酯，当—NCO的 质量含量达到5％-11％时，出料。
本发明的目的之二是提供一种高抗湿滑弹性体纳米复合材料的制备方法。
包括：
将预聚体在105～125℃、真空条件下搅拌1.5～2.5h，加入抗湿滑树脂，高 速搅拌1.5～2.5h，降温至95～115℃，加入白炭黑，高速搅拌2～3h，降温至85～95℃，加入小分子多元醇扩链剂、交联剂，高速搅拌2～3min，浇注成型。
其中，优选：
所述搅拌速率150～250rad/min,高速搅拌速率400～600rad/min；
本发明具体可采用以下技术方案：
1)双锂引发剂的制备：可采用现有技术的制备方法，选用环己烷和四氢 呋喃配合做溶剂，异戊二烯和金属锂在冰水浴条件下反应生成双锂引发剂。 可优选引发剂浓度0.5～1.0mol/L，四氢呋喃与活性锂的质量比100：(5～8)， 四氢呋喃与环己烷体积比1:1左右，活性锂与异戊二烯物质的量100：(10～30)； 为保证金属锂与异戊二烯完全反应，加入锂的量为理论值的5倍；
环己烷和四氢呋喃体积比1：1。将剥去氧化层的锂薄片和四氢呋喃加入三 口瓶中，氩气保护，置于冰水浴，保证温度稳定在0℃左右。将异戊二烯和环 己烷混合均匀，加入到恒压滴定漏斗中，逐滴缓慢加入至三口瓶，与金属锂充 分反应。滴加完成后，在0℃下继续搅拌6～8h。反应完成后，低温静置22～26h。 采用G4砂芯漏斗过滤上层澄清反应液，得到棕红色透明引发剂溶液。使用前， 采用双滴定法对引发剂浓度进行标定。
2)环氧乙烷的蒸馏：环氧乙烷作为封端剂，其中含有的杂质、水等会使 活性锂离子失去活性，造成链终止，影响活性链末端改性。为提高纯度，将适 量氢化钙研磨成粉末，加入环氧乙烷中浸泡24～26h，氮气气氛下常温将环氧乙 烷蒸出。
3)羟基封端溶聚丁苯橡胶的制备：将反应釜升温至45～55℃，环己烷洗釜 1.5～2.5h。丁二烯：苯乙烯质量比为100:25～35，单体质量分数10％，丁苯胶 合成时反应温度50℃，反应时间3.5～4.5h。使釜降至室温，加入环氧乙烷做 封端剂，环氧乙烷与活性锂质量比为100:20，反应时间12～14h。氮气气氛下 接出胶液，加入适量盐酸，常温搅拌4～6h，采用无水乙醇沉淀，得到羟基封 端溶聚丁苯橡胶，密封保存。
4)预聚体的制备：将羟基封端溶聚丁苯橡胶在90～100℃、真空条件下搅 拌2.5h，降温至80～90℃，加入异氰酸酯，反应2.5～3h，降温至65～75℃，取 样，根据标准ASTMD2572-97检测—NCO的质量含量，若—NCO的质量含量 <5％-11％，则补加异氰酸酯，当—NCO的质量含量达到5％～11％时，出料，密 封保存。—NCO的质量含量的设定是技术人员根据具体情况设定，是本领域 的常规技术手段。
5)弹性体纳米复合材料的制备：将预聚体在105～125℃、真空条件下搅拌 1.5h，加入抗湿滑树脂，高速搅拌2h，降温至95～115℃，加入白炭黑，高速 搅拌2.5h,降温至85～95℃，加入小分子多元醇扩链剂、交联剂，高速搅拌 2～3min，浇注成型，放入100℃烘箱固化20h，脱模后，常温放置7d。
所述的白炭黑优选沉淀法纳米二氧化硅，其特征是：氮吸附比表面积(BET)115m2/g至215m2/g,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)吸附比表面积110m2/g至 200m2/g。适合的白炭黑可购自Evonik IndustriesAG的
Figure BDA0001402843460000061
5000GR、
Figure BDA0001402843460000062
7000GR、
Figure BDA0001402843460000063
VN3/VN3GR；或罗地亚公司的
Figure BDA0001402843460000064
1115MP、
Figure BDA0001402843460000065
1165MP、
Figure BDA0001402843460000066
Premium 200MP、
Figure BDA0001402843460000067
1200MP；或确成 硅化学股份有限公司的
Figure BDA0001402843460000068
155FFG、
Figure BDA0001402843460000069
175FFG、
Figure BDA00014028434600000610
195FFG、
Figure BDA00014028434600000611
HD165GR、
Figure BDA00014028434600000612
HD175GR、
Figure BDA00014028434600000613
HD 200GR。
所述的抗湿滑树脂为苯乙烯类树脂或C5C9共聚树脂或C9树脂或古马隆 树脂或萜烯树脂，其玻璃化转变温度为20～50℃，软化温度80～110℃；优选玻 璃化转变温度为30～40℃，软化温度90～100℃。
作为优选，步骤3)中所述丁二烯：苯乙烯质量比为100:30。
作为优选，步骤4)中所述搅拌速率200rad/min。
作为优选，步骤5)中所述搅拌速率200rad/min,高速搅拌速率500rad/min。
本发明的有益效果如下：
1)本发明在传统浇注型聚氨酯弹性体合成的基础上，引入羟基封端的溶 聚丁苯橡胶作为软段，在保持聚氨酯弹性体材料本身环境友好、高耐磨、耐油、 耐化学品、低滚动阻力优点的基础上，结合溶聚丁苯橡胶优良的耐屈挠性和优 异的动态力学性能，调整了聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度，提高综合使用性 能。同时加入抗湿滑树脂、白炭黑，进一步提高制品抗湿滑性能。
2)采用本发明所述的溶聚丁苯橡胶-聚氨酯弹性体纳米复合材料制备自行 车轮胎将克服现有共享单车轮胎抗湿滑性能不尽如人意的缺点，为在可预见的 未来实施工业应用奠定了坚实的基础。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例中所用原料均为市售。
实施例1：
本实施例弹性体纳米复合材料的制备过程如下：
1)双锂引发剂的制备：选用环己烷和四氢呋喃配合做溶剂，异戊二烯和 金属锂在冰水浴条件下反应生成双锂引发剂。取700g剥去氧化层的锂薄片与 5L四氢呋喃加入三口瓶中，氩气保护，置于冰水浴，保证温度稳定在0℃左右。 将2Ll异戊二烯与5L环己烷混合均匀，加入到恒压滴定漏斗中，逐滴缓慢加 入至三口瓶，与金属锂充分反应。滴加完成后，在0℃下继续搅拌6h。反应完 成后，低温静置24h。采用G4砂芯漏斗过滤上层澄清反应液，得到棕红色透 明引发剂溶液。使用前，采用双滴定法对引发剂浓度进行标定。双锂引发剂的 浓度是0.8mol/L。
2)环氧乙烷的蒸馏：取100g氢化钙研磨成粉末，加入1L环氧乙烷中浸 泡24h，氮气气氛下常温将环氧乙烷蒸出。
3)羟基封端溶聚丁苯橡胶的制备：将反应釜升温至50℃，环己烷洗釜2h。 丁二烯：苯乙烯质量比为100:25，单体质量分数10％。活性锂：(丁二烯+苯 乙烯)的质量比为1：280。丁苯胶合成时反应温度50℃，反应时间4h。使釜 降至室温，加入环氧乙烷做封端剂，环氧乙烷与活性锂的质量比为100:18，反 应时间12h。氮气气氛下接出胶液，加入适量盐酸，常温搅拌4h，采用无水乙 醇沉淀，得到羟基封端溶聚丁苯橡胶(分子量3000，玻璃化转变温度-25.7℃)， 密封保存。
4)预聚体的制备：取1.6kg羟基封端溶聚丁苯橡胶在95℃、真空条件下 搅拌(搅拌速率150rad/min)2.5h，降温至80℃，加入0.435kg 4,4-二苯基甲 烷二异氰酸酯(MDI)，反应3h，降温至65℃，取样，根据标准ASTM D2572-97 检测—NCO的质量含量，当—NCO的质量含量达到7％时，出料，密封保存。
5)弹性体纳米复合材料的制备：取2.04kg预聚体在110℃、真空条件下搅 拌(搅拌速率150rad/min)1.5h，加入0.25kg美国Arizona Chemical公司生产 的萜烯树脂SYLVATRAXXTM 4202，其玻璃化转变温度67℃、软化温度115℃，， 高速搅拌2h，降温至100℃，加入0.2kg白炭黑VN3，高速搅拌2.5h，降温至 85℃，加入0.092kg 1,4-丁二醇(BDO)和0.02kg三羟甲基丙烷(TMP)，高速 搅拌(搅拌速率400rad/min)3min，浇注成型，放入100℃烘箱固化20h，脱模 后，常温放置7d。
实施例2
本实施例弹性体纳米复合材料的制备过程如下：
1)双锂引发剂的制备：选用环己烷和四氢呋喃配合做溶剂，异戊二烯和 金属锂在冰水浴条件下反应生成双锂引发剂。取600g剥去氧化层的锂薄片与 5L四氢呋喃加入三口瓶中，氩气保护，置于冰水浴，保证温度稳定在0℃左右。 将200ml异戊二烯与500ml环己烷混合均匀，加入到恒压滴定漏斗中，逐滴缓 慢加入至三口瓶，与金属锂充分反应。滴加完成后，在0℃下继续搅拌6h。反 应完成后，低温静置24h。采用G4砂芯漏斗过滤上层澄清反应液，得到棕红 色透明引发剂溶液。使用前，采用双滴定法对引发剂浓度进行标定。双锂引发剂浓度为0.8mol/L.
2)环氧乙烷的蒸馏：取100g氢化钙研磨成粉末，加入1L环氧乙烷中浸 泡24h，氮气气氛下常温将环氧乙烷蒸出。
3)羟基封端溶聚丁苯橡胶的制备：将反应釜升温至50℃，环己烷洗釜2h。 丁二烯：苯乙烯质量比为100:25，单体质量分数10％，活性锂：(丁二烯+苯乙 烯)的质量比为1：430。丁苯胶合成时反应温度50℃，反应时间4h。使釜降 至室温，加入环氧乙烷做封端剂，环氧乙烷与活性锂质量比为100:20，反应时 间12h。氮气气氛下接出胶液，加入适量盐酸，常温搅拌4h，采用无水乙醇沉 淀，得到羟基封端溶聚丁苯橡胶(分子量4500，玻璃化转变温度-28.3℃)，密 封保存。
4)预聚体的制备：取1.6kg羟基封端溶聚丁苯橡胶在95℃、真空条件下 搅拌(搅拌速率200rad/min)2.5h，降温至90℃，加入0.458kg 1，5-萘二异氰 酸酯(NDI)，反应3h，降温至65℃，取样，根据标准ASTM D2572-97检测—NCO 的质量含量，当—NCO的质量含量达到7％时，出料，密封保存。
5)弹性体纳米复合材料的制备：取2.05kg预聚体在115℃、真空条件下搅 拌(搅拌速率200rad/min)1.5h，加入0.51kg美国EXXONMOBIL公司生产的 C5C9石油树脂PR-373，其玻璃化转变温度40.5℃、软化温度90℃，，高速搅拌 2h，降温至100℃，加入0.31kg白炭黑VN3，高速搅拌2.5h，降温至90℃， 加入0.095kg 1,4-丁二醇(BDO)和0.095kg三羟甲基丙烷(TMP)，高速搅拌 (搅拌速率500rad/min)2min，浇注成型，放入100℃烘箱固化20h，脱模后，常温放置7d。
实施例3
本实施例弹性体纳米复合材料的制备过程如下：
1)双锂引发剂的制备：选用环己烷和四氢呋喃配合做溶剂，异戊二烯和 金属锂在冰水浴条件下反应生成双锂引发剂。取900g剥去氧化层的锂薄片与 5L四氢呋喃加入三口瓶中，氩气保护，置于冰水浴，保证温度稳定在0℃左右。 将2L异戊二烯与5L环己烷混合均匀，加入到恒压滴定漏斗中，逐滴缓慢加入 至三口瓶，与金属锂充分反应。滴加完成后，在0℃下继续搅拌6h。反应完成 后，低温静置24h。采用G4砂芯漏斗过滤上层澄清反应液，得到棕红色透明 引发剂溶液。使用前，采用双滴定法对引发剂浓度进行标定。双锂引发剂的浓度为0.8mol/L。
2)环氧乙烷的蒸馏：取100g氢化钙研磨成粉末，加入1L环氧乙烷中浸 泡24h，氮气气氛下常温将环氧乙烷蒸出。
3)羟基封端溶聚丁苯橡胶的制备：将反应釜升温至45℃，环己烷洗釜2h。 丁二烯：苯乙烯质量比为100:30，单体质量分数10％，活性锂：(丁二烯+苯乙 烯)的质量比为1：90。丁苯胶合成时反应温度45℃，反应时间4h。使釜降至 室温，加入环氧乙烷做封端剂，环氧乙烷与活性锂物质的量100:12，反应时间 12h。氮气气氛下接出胶液，加入适量盐酸，常温搅拌4h，采用无水乙醇沉淀， 得到羟基封端溶聚丁苯橡胶(分子量1000，玻璃化转变温度-28.2℃)，密封保 存。
4)预聚体的制备：取1.5kg羟基封端溶聚丁苯橡胶在95℃、真空条件下 搅拌(搅拌速率200rad/min)2h，降温至90℃，加入0.57kg 1，5-萘二异氰酸 酯(NDI)，反应3h，降温至65℃，取样，根据标准ASTM D2572-97检测—NCO 的质量含量，当—NCO的质量含量达到5％时，出料，密封保存。
5)弹性体纳米复合材料的制备：取2kg预聚体在105℃、真空条件下搅拌 (搅拌速率200rad/min)1.5h，加入0.28kg古马隆树脂，其玻璃化转变温度42℃、 软化温度100℃，，高速搅拌2h，降温至95℃，加入0.41kg白炭黑VN3，高速 搅拌2.5h，降温至85℃，加入0.116kg 1,4-丁二醇(BDO)和0.02kg三羟甲基 丙烷(TMP)，高速搅拌(搅拌速率600rad/min)2min，浇注成型，放入100℃ 烘箱固化20h，脱模后，常温放置7d。
实施例4
本实施例弹性体纳米复合材料的制备过程如下：
1)双锂引发剂的制备：选用环己烷和四氢呋喃配合做溶剂，异戊二烯和 金属锂在冰水浴条件下反应生成双锂引发剂。取550g剥去氧化层的锂薄片与 5L四氢呋喃加入三口瓶中，氩气保护，置于冰水浴，保证温度稳定在0℃左右。 将2L异戊二烯与5L环己烷混合均匀，加入到恒压滴定漏斗中，逐滴缓慢加入 至三口瓶，与金属锂充分反应。滴加完成后，在0℃下继续搅拌6h。反应完成 后，低温静置24h。采用G4砂芯漏斗过滤上层澄清反应液，得到棕红色透明 引发剂溶液。使用前，采用双滴定法对引发剂浓度进行标定。双锂引发剂的浓度为0.8mol/L。
2)环氧乙烷的蒸馏：取100g氢化钙研磨成粉末，加入1L环氧乙烷中浸 泡24h，氮气气氛下常温将环氧乙烷蒸出。
3)羟基封端溶聚丁苯橡胶的制备：将反应釜升温至50℃，环己烷洗釜2h。 丁二烯：苯乙烯质量比为100:35，单体质量分数10％，活性锂：(丁二烯+苯乙 烯)的质量比为1：790。丁苯胶合成时反应温度55℃，反应时间4h。使釜降 至室温，加入环氧乙烷做封端剂，环氧乙烷与活性锂质量比100:20，反应时间 12h。氮气气氛下接出胶液，加入适量盐酸，常温搅拌4h，采用无水乙醇沉淀， 得到羟基封端溶聚丁苯橡胶(分子量8000，玻璃化转变温度-28.1℃)，密封保 存。
4)预聚体的制备：取1.5kg羟基封端溶聚丁苯橡胶在95℃、真空条件下 搅拌(搅拌速率250rad/min)3h，降温至90℃，加入0.23kg 1，5-萘二异氰酸 酯(NDI)，反应3h，降温至65℃，取样，根据标准ASTM D2572-97检测—NCO 的质量含量，当—NCO的质量含量达到5％时，出料，密封保存。
5)弹性体纳米复合材料的制备：取1.73kg预聚体在125℃、真空条件下 搅拌(搅拌速率250rad/min)1.5h，加入0.25kg德国
Figure BDA0001402843460000111
公司生产的 苯乙烯树脂TL100，其玻璃化转变温度37.1℃、软化温度85℃，高速搅拌2h， 降温至115℃，加入0.49kg白炭黑1165MP，高速搅拌2.5h，降温至85-95℃， 加入0.07kg 1,4-丁二醇(BDO)和0.02kg三羟甲基丙烷(TMP)，高速搅拌(搅 拌速率600rad/min)2min，浇注成型，放入100℃烘箱固化20h，脱模后，常 温放置7d。
对比例1
本对比例的制备过程如下：
称2kg OBC粒料，将其置于温度为110℃的双辊开炼机上进行塑炼。混炼 5min钟后，割刀混炼，10min后出料，冷却至室温。将获得的胶料于110℃， 15MPa下模压10min，开模。
实施例和对比例的数据见表1.
表1
Figure BDA0001402843460000121
实施例制备的高抗湿滑弹性体纳米复合材料的各项物理机械性能测试结果 均能达到目前自行车轮胎生产要求。
在较低温度(0℃左右)下具有较高损耗因子(tanδ)的聚合物可以改善制品抗 湿滑性能。实施例所制备的弹性体纳米复合材料0℃下tanδ相较于传统材料所 制备的对比例均有提升，明显改善了材料的抗湿滑性能。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述 说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施 方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动 仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于所述复合材料是包括以下组分的原料制备而得：
各组分按重量份数计：
Figure FDA0002792534850000011
所述扩链剂为1,4-丁二醇或乙二醇；
所述交联剂为三羟甲基丙烷或丙三醇；
所述预聚体是羟基封端溶聚丁苯橡胶与异氰酸酯反应后制得；羟基封端溶聚丁苯橡胶的分子量为1000～8000；羟基封端溶聚丁苯橡胶的玻璃化转变温度为-20～-30℃；
所述羟基封端溶聚丁苯橡胶是采用阴离子聚合制备的羟基封端溶聚丁苯橡胶；是由以下步骤的方法制备：
(1)双锂引发剂的制备：环己烷和四氢呋喃做溶剂，异戊二烯和金属锂在冰水浴条件下反应生成双锂引发剂；
(2)环氧乙烷蒸馏提纯；
(3)丁二烯、苯乙烯、双锂引发剂进行合成反应，反应温度为45～55℃，反应时间为3.5～4.5h，釜降至室温，加入环氧乙烷做封端剂，反应时间12～14h；制得羟基封端溶聚丁苯橡胶；
丁二烯：苯乙烯质量比为100:(25～35)；
环氧乙烷与活性锂的质量比为100:(10～20)；
活性锂：(丁二烯+苯乙烯)的质量比为1：(90～790)；
羟基封端溶聚丁苯橡胶与异氰酸酯的质量比为100：(15～45)；
所述的抗湿滑树脂为苯乙烯类树脂或C5C9共聚树脂或C9树脂或古马隆树脂或萜烯树脂，其玻璃化转变温度为20～50℃，软化温度80～110℃。
2.如权利要求1所述的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于：
各组分按重量份数计：
Figure FDA0002792534850000021
3.如权利要求1所述的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于：
羟基封端溶聚丁苯橡胶与异氰酸酯的质量比为100:(30～45)。
4.如权利要求1所述的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于：
双锂引发剂的浓度为0.5～1.0mol/L。
5.如权利要求1所述的高抗湿滑弹性体纳米复合材料，其特征在于：
所述预聚体是由以下步骤的方法制备的：
将羟基封端溶聚丁苯橡胶在90～100℃、真空条件下搅拌2～3h，降温至80～90℃，加入异氰酸酯，反应2.5～3h，降温至65～75℃，取样，检测—NCO的质量含量，若—NCO的质量含量<5％，则补加异氰酸酯，当—NCO的质量含量达到5％～11％时，出料。
6.一种如权利要求1～5之一所述的高抗湿滑弹性体纳米复合材料的制备方法，其特征在于所述方法包括：
将预聚体在105～125℃、真空条件下搅拌1.5～2.5h，加入抗湿滑树脂，高速搅拌1.5～2.5h，降温至95～115℃，加入白炭黑，高速搅拌2～3h,降温至85～95℃，加入扩链剂、交联剂，高速搅拌2～3min，浇注成型。
7.如权利要求6所述的高抗湿滑弹性体纳米复合材料的制备方法，其特征在于所述方法包括：
所述搅拌速率150～250rad/min,高速搅拌速率400～600rad/min。
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