專利名稱：一種汽車輪胎用橡膠納米短纖維復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車輪胎用橡膠納米短纖維復(fù)合材料及其制備方法，應(yīng)用于汽車 輪胎的三角膠，可以明顯提高三角膠的硬度和模量。
背景技術(shù)：
當(dāng)前我國汽車輪胎，特別是轎車輪胎全部為子午線輪胎，在使用過程中所受應(yīng)力 頗為復(fù)雜，要求胎圈部位具有極高的強(qiáng)度和耐疲勞性能。三角形狀芯膠(簡稱三角膠)是 胎圈部位重要的部件，起著填充、定位、承受應(yīng)力的作用，其硬度直接影響胎圈部位的剛性。 三角膠位于鋼絲圈上端，起填充和加強(qiáng)胎圈的作用，不但對改善子午線輪胎側(cè)向剛性分布 起重要作用，同時與胎側(cè)區(qū)剛?cè)徇^渡要均勻和屈撓性好。良好的剛性(高硬度、高模量)是 輪胎三角膠的必要性能要求。為了確保三角膠具有較高模量和硬度，現(xiàn)有技術(shù)方法是在橡膠中添加(1)高用 量的硬質(zhì)炭黑和軟質(zhì)炭黑，(2)酚醛樹脂、高苯乙烯樹脂、鈷鹽等增硬劑，(3)短纖維，或(4) 高硫黃用量來提高材料的硬度和模量。高用量使用炭黑仍然是三角膠制備領(lǐng)域的主流方法，然而高用量的炭黑雖然可以 有效地提高三角膠的彈性模量，但也會明顯提高材料的損耗角正切值，這樣在汽車行駛過 程中，三角膠容易發(fā)熱，其熱疲勞會嚴(yán)重影響輪胎的耐久性，減少輪胎的使用壽命。另外，炭 黑提高橡膠模量的范圍有限，單獨(dú)使用炭黑無法滿足輪胎三角膠所需要的高模量性能。又 由于石油資源有限以及環(huán)境問題，石油的供給量逐年減少，價格逐年提高，那么炭黑等來自 石油資源的原材料必將受到嚴(yán)重的限制。與炭黑補(bǔ)強(qiáng)橡膠模量較低相比，短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料既具有橡膠的彈性，同 時又保持了纖維的強(qiáng)度和剛度，制品具有高強(qiáng)度、高模量、耐撕裂等優(yōu)良性能。然而微米短 纖維，如尼龍、聚酯、滌綸、芳淪短纖維等，雖然可以使復(fù)合材料的模量大幅度提高，但由于 其長度較長，纖維難以均勻的分散在橡膠基體中，加工性能較差，且動態(tài)生熱后復(fù)合材料的 模量會下降，所以依然不能很好的滿足輪胎三角膠所需要的性能要求。Koji Ishiguchi 的專利(CODEN JKXXAF JP 07330962 A 19951219Heisei)公開 了一種技術(shù)，這種技術(shù)并未使用炭黑，而是采用聚烯烴纖維制備了低門尼粘度的三角膠復(fù) 合材料，制備的纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料包括聚烯烴、硫化橡膠、含有酰胺基的熱塑性樹 脂、聚烯烴纖維，材料的拉伸強(qiáng)度可高達(dá)283kg/cm2，但其加工性能、動態(tài)生熱性能、駕駛穩(wěn) 定性等性能沒有得到充分改善。納米短纖維不但具有纖維特有的強(qiáng)度和剛度，還具有易分散、加工性能優(yōu)良等特 點(diǎn)。針狀硅酸鹽是一種內(nèi)含納米短纖維的天然層狀含水富鎂鋁硅酸鹽礦物，在我國江、浙、 皖地區(qū)蘊(yùn)藏豐富。其化學(xué)結(jié)構(gòu)為=Mg5Si8O2tl(HO)2(OH2)4 ·4Η20。田明等人在“一種納米硅酸 鹽纖維與橡膠復(fù)合材料的制備方法”(公開號CN1775836A)中公開了一種制備橡膠/針狀 硅酸鹽復(fù)合材料的方法，使用該方法制備的橡膠/針狀硅酸鹽復(fù)合材料可使針狀硅酸鹽達(dá) 到納米分散的級別，起到納米短纖維增強(qiáng)的作用。表面改性后的針狀硅酸鹽在橡膠基體中
3能均勻分散，并且與橡膠表面結(jié)合良好，從而使橡膠/針狀硅酸鹽復(fù)合材料具有良好的力 學(xué)性能和各向異性性能。然而該發(fā)明方法對針狀硅酸鹽的改性不夠充分，在高用量的情況 下，針狀硅酸鹽不能完全解離為納米纖維，會存在較多的聚集體，以致復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度 和定伸應(yīng)力提高較低，大大降低了針狀硅酸鹽的增強(qiáng)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種汽車輪胎用橡膠納米短纖維復(fù)合材料及其制備方法，通 過CO2超臨界法對針狀硅酸鹽進(jìn)行改性，在與橡膠基體的混合過程中被解離成納米短纖維， 同時添加軟質(zhì)炭黑，制備出高硬度和高模量的復(fù)合材料。本發(fā)明提供的一種汽車輪胎用橡膠納米短纖維復(fù)合材料，其組成和質(zhì)量份數(shù)為二烯系橡膠基體100份，改性針狀硅酸鹽30 100份，平均粒徑為31 200nm的軟質(zhì)炭黑20 60份，石蠟油0 10份，活性劑6 10份，防老劑0.5 4份，硫化促進(jìn)劑1 4份，硫黃1 5份；其中二烯系橡膠基體為天然橡膠或天然橡膠與環(huán)氧天然橡膠、丁苯橡膠或順丁橡 膠中的一種以4 1 9 1的質(zhì)量比組成的混合膠。任何單一品種的橡膠都有這樣或那 樣的缺點(diǎn)，為了滿足三角膠多方面技術(shù)要求，本發(fā)明的橡膠基體以天然橡膠(NR)為主，選 擇添加部分其他橡膠，通過合適的配合，取長補(bǔ)短，利求使性能與性能、性能與成本之間的 合理平衡，充分降低滾動阻力、提高硬度、提高耐久性及耐疲勞性，制備出具有符合三角膠 各方面性能要求的硫化橡膠。改性針狀硅酸鹽采用粒度不低于1000目的天然針狀硅酸鹽經(jīng)CO2超臨界法改性 而得，具體改性方法為將硅烷偶聯(lián)劑、三乙醇胺和針狀硅酸鹽以質(zhì)量比為3 24 1 8 30 100的比例，加入反應(yīng)釜中，然后加入干冰，攪拌條件下，反應(yīng)釜密閉加熱至溫度為 40°C 100°C，壓力10 14MPa，反應(yīng)1 2小時，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜減壓到常壓狀態(tài)， 待冷卻，得到改性針狀硅酸鹽。所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、Y _(2、3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅 烷、雙-[Y-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、乙烯基三乙氧基硅烷或Y-甲基丙烯酰氧基
丙基三甲氧基硅烷。所述的軟質(zhì)炭黑選用如下牌號的產(chǎn)品N539、N550、N660、N642或N770。本發(fā)明上述汽車輪胎用納米短纖維橡膠復(fù)合材料的制備方法，依次包括下列步 驟首先向密煉機(jī)中加入橡膠、改性針狀硅酸鹽，在130 150°C進(jìn)行混合10 15min，然后 加入活性劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑、軟質(zhì)炭黑、石蠟油，最后冷卻至40 50°C，加入硫黃混合 均勻，硫化得到橡膠復(fù)合材料。針狀硅酸鹽(FS)化學(xué)結(jié)構(gòu)為=Mg5Si8O2tl(HO)2(OH2)4 · 4H20，其晶體結(jié)構(gòu)為每個單 元晶層有上、下2條硅氧四面體雙鏈晶片，中間夾5個鋁氧四面體，每個單元層相互間通過
4氧連接成孔道式的晶體結(jié)構(gòu)，形成纖維狀的單晶(多呈平直的針狀、棒狀或纖維狀)，單晶 直徑大多為10-25納米，長度一般為100-1500納米，有的FS品種內(nèi)單晶長度甚至達(dá)幾十微 米，依賴于礦點(diǎn)。FS單晶一般會緊密地平行排列，成為晶束，晶束又相互聚集而形成微米級 別的FS顆粒。由于單晶內(nèi)部是孔道結(jié)構(gòu)，同時，平行排列的納米單晶纖維間也自然形成了 眾多的平行隧道空隙，因而微米級別的FS顆粒內(nèi)的空隙體積占顆?？傮w積的30%以上，內(nèi) 部擁有巨大的表面積。另一方面，F(xiàn)S容易分散在液體中，解離為纖維狀顆粒散布成橫豎交 織的凝膠體，富觸變特性。在超臨界狀態(tài)下，由于超臨界流體具有很高的擴(kuò)散系數(shù)，對于受到擴(kuò)散制約的一 些反應(yīng)，可以大大提高反應(yīng)的范圍，使反應(yīng)更加充分。在超臨界CO2流體的作用下，F(xiàn)S充分 解離為纖維狀顆粒散布在CO2流體中，溶解在CO2流體中的改性劑則可以滲入FS晶體內(nèi)部， 與FS充分接觸，使FS表面產(chǎn)生更多的Si-O-Si鍵，不但有效減小FS纖維之間的凝聚力，阻 止二次聚集，還可以在后續(xù)的硫化過程中使FS與橡膠界面結(jié)合更加緊密。針狀硅酸鹽作為一種極性的無機(jī)填料，可以明顯提高復(fù)合材料的模量，但卻與非 極性的有機(jī)高聚物之間的親和性差，添加硅烷偶聯(lián)劑可以改善針狀硅酸鹽與橡膠的界面結(jié) 合，提高在基體中的分散性，從而改善增強(qiáng)效果。本發(fā)明采用粒度不低于1000目的針狀硅 酸鹽經(jīng)CO2超臨界法處理，使改性劑充分浸入到針狀硅酸鹽晶體孔道中，改性劑與針狀硅酸 鹽表面的活潑羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成Si-O-Si鍵。這樣不但降低針狀硅酸鹽纖維間的凝聚 力，提高了針狀硅酸鹽在橡膠中的分散，還使針狀硅酸鹽表面生成更多的Si-O-Si鍵，提高 了與橡膠基體的界面結(jié)合，提高復(fù)合材料增強(qiáng)效果。與傳統(tǒng)增強(qiáng)填料-顆粒狀炭黑相比，微米針狀硅酸鹽顆粒被解離成納米纖維分散 在橡膠中，復(fù)合材料展現(xiàn)出短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料的力學(xué)特性(如低應(yīng)變下高定伸、高 撕裂強(qiáng)度和明顯的各向異性)和高硬度，特別對復(fù)合材料的定伸應(yīng)力、硬度、模量的提高明 顯優(yōu)于炭黑。另一方面，納米短纖維的絕對長度小，其加工性能和表觀性遠(yuǎn)優(yōu)于微米短纖維 增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料。因此，橡膠/FS納米復(fù)合材料特別適合用于制備輪胎三角膠。本發(fā)明采用的炭黑為平均粒徑在31 200nm的軟質(zhì)炭黑，兼具高定伸爐黑的高定 伸應(yīng)力，快壓出爐黑的良好加工性能，半補(bǔ)強(qiáng)爐黑的高回彈性和細(xì)粒子爐黑的耐屈撓性，因 而其具有較高的結(jié)構(gòu)，粒子稍細(xì)，在膠料中易分散，硫化膠的拉伸強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度和定伸 應(yīng)力較高，而變形小，生熱低，彈性和耐屈撓性能良好。在復(fù)合材料中與FS并用，不但可以 提高材料的硬度、模量、加工性能、表面粘著性，還可以保持材料的力學(xué)性能具有各向異性， 更好的滿足三角膠橡膠性能的各方面要求。本發(fā)明所用的活性劑、防老劑、硫化促進(jìn)劑均是橡膠加工領(lǐng)域常用的和公知的?；?性劑可以選用氧化鋅與硬脂酸的混合物。防老劑可以選用防老劑4010NA、防老劑RD或防老 劑4020。硫化促進(jìn)劑可以選用硫化促進(jìn)劑NS、硫化促進(jìn)劑NOBS、硫化促進(jìn)劑TT、硫化促進(jìn) 劑CZ或硫化促進(jìn)劑DM。本發(fā)明的制備方法不涉及橡膠的有機(jī)溶劑，不必要求橡膠有水乳液形式的存在， 適用范圍更廣，工藝過程簡單。與加入微米短纖維相比，本發(fā)明的復(fù)合材料具有加工性能 好、表觀性好的特點(diǎn)。與加入硬質(zhì)炭黑相比，無機(jī)纖維剛性更高，模量更高，尤其高溫動態(tài)模
量更高。通過掃描電子顯微鏡觀察拉伸斷面可以觀察到改性針狀硅酸鹽在橡膠基體中的分散情況。采用本發(fā)明的上述方法制備的復(fù)合材料，從附圖1中可以觀察到改性針狀硅酸 鹽被解離成直徑小于IOOnm的納米纖維，并且分散均勻，纖維拔出不明顯，這說明改性針狀 硅酸鹽與橡膠基體結(jié)合良好，起到納米纖維增強(qiáng)的作用。采用Instron電子萬能試驗(yàn)機(jī)按 照國家標(biāo)準(zhǔn)測試復(fù)合材料的力學(xué)性能，復(fù)合材料表現(xiàn)出了很好的增強(qiáng)效果，復(fù)合材料的各 向異性明顯，邵爾A硬度為85以上，加工性能(門尼粘度)優(yōu)異。使用該復(fù)合材料作為汽 車的三角膠材料，具有優(yōu)良的力學(xué)性能及其各向異性、加工性能和高模量、高硬度，可提高 三角膠的使用壽命，降低制備成本。本發(fā)明采用針狀硅酸鹽(FS)，經(jīng)表面改性處理后，與橡膠機(jī)械共混，將針狀硅酸鹽 解離成納米短纖維分散在橡膠中，制備出一種具有高硬度、高模量、低生熱和良好的加工性 能的NR/FS納米纖維復(fù)合材料。本發(fā)明使用針狀硅酸鹽并用少量的軟質(zhì)炭黑，即可制備出 的符合三角膠性能要求的復(fù)合材料，不但具有高模量、高硬度的特點(diǎn)，同時可明顯降低復(fù)合 材料的動態(tài)生熱，提高輪胎的使用壽命。


圖1是本發(fā)明對實(shí)施例4 二氧化碳超臨界法改性FS分散在天然橡膠中的拉伸斷 面掃描電子顯微鏡照片。圖2是本發(fā)明對比例1傳統(tǒng)干法改性處理FS分散在天然橡膠中的拉伸斷面掃描 電子顯微鏡照片。圖2中圓圈處所示，大量的FS被解離成晶束(納米纖維平行排列的聚集體)或比 原始尺寸小得多的微米顆粒狀聚集體(納米纖維晶束堆砌形成的)分散在橡膠基體中，只 有很少的FS被解離成納米短纖維，這些FS聚集體的存在，意味其內(nèi)含的大量納米纖維沒有 被釋放出來，增強(qiáng)效果較差。而使用二氧化碳超臨界法改性的FS，如圖1，幾乎全部FS都解 離成納米纖維分散在橡膠基體中，纖維端頭數(shù)明顯增加，可見本發(fā)明采用的改性FS在橡膠 中具有很好的分散性，可以產(chǎn)生很好的增強(qiáng)效果。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1汽車輪胎三角膠用納米短纖維橡膠復(fù)合材料，各組份的質(zhì)量份數(shù)為天然橡膠基體80份；環(huán)氧天然橡膠基體20份；改性后的坡縷石69. 6份；軟質(zhì)炭黑N660 40份；石蠟油2份；硬脂酸2份；氧化鋅6份；硫黃6份；防老劑4010NA2 份；硫化促進(jìn)劑NS 2份；坡縷石的改性方法將60份1250目的坡縷石、7. 2份硅烷偶聯(lián)劑Y _(2、3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和2. 4份三乙醇胺加入反應(yīng)釜中，然后加入干冰，同時放入磁力攪拌 棒，反應(yīng)釜密閉并在恒溫油浴中加熱，溫度為80°C，直到壓力到達(dá)13MPa，開啟磁力攪拌器， 攪拌1小時，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉閥門慢慢減壓到常壓狀態(tài)，待反應(yīng)釜冷卻，取出產(chǎn)物，即得到 改性后的針狀硅酸鹽。復(fù)合材料制備方法首先依次向密煉機(jī)加入69. 6份改性后的坡縷石、80份天然橡 膠、20份環(huán)氧化天然橡膠基體、40份軟質(zhì)炭黑N660，在150°C進(jìn)行混合lOmin，然后加入2份 硬脂酸、6份氧化鋅、2份硫化促進(jìn)劑NS、2份防老劑4010NA、2份石蠟油，最后冷卻至45°C加 入6份交聯(lián)劑硫黃混合均勻，得到混煉膠，經(jīng)壓延取向，在142°C下硫化得到橡膠復(fù)合材料， 其力學(xué)性能見表1。實(shí)施例2汽車輪胎三角膠用納米短纖維橡膠復(fù)合材料，各組份的質(zhì)量份數(shù)為天然橡膠基體85份；丁苯橡膠基體15份；改性后的坡縷石92份；軟質(zhì)炭黑N642 30份；石蠟油4份；硬脂酸3份；氧化鋅6份；硫黃2份；防老劑RD 4份；硫化促進(jìn)劑-.Cl 4份；坡縷石的改性方法將80份1250目的坡縷石、9份乙烯基三乙氧基硅烷和3份三 乙醇胺加入反應(yīng)釜中，然后加入干冰，同時放入磁力攪拌棒，反應(yīng)釜密閉并在恒溫油浴中加 熱，溫度為100°C，直到壓力到達(dá)13. 5MPa，開啟磁力攪拌器，攪拌1.5小時，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉 閥門慢慢減壓到常壓狀態(tài)，待反應(yīng)釜冷卻，取出產(chǎn)物，即得到改性后的針狀硅酸鹽。復(fù)合材料制備方法首先依次向密煉機(jī)加入92份改性后的坡縷石、85份天然橡 膠、15份丁苯橡膠基體、30份軟質(zhì)炭黑N642，在150°C進(jìn)行混合lOmin，然后加入3份硬脂 酸、6份氧化鋅、4份硫化促進(jìn)劑CZ、4份防老劑RD、4份石蠟油，最后冷卻至45°C加入2份交 聯(lián)劑硫黃混合均勻，得到混煉膠，經(jīng)壓延取向，在145°C下硫化得到橡膠復(fù)合材料，其力學(xué)性 能見表1。實(shí)施例3汽車輪胎三角膠用納米短纖維橡膠復(fù)合材料，各組份的質(zhì)量份數(shù)為天然橡膠基體90份；順丁橡膠基體10份；改性后的坡縷石38份；軟質(zhì)炭黑N539 60份；石蠟油3份；硬脂酸2份；氧化鋅5份；
硫黃5份；防老劑40203 份；硫化促進(jìn)劑DM 3份；坡縷石的改性方法將30份1250目的坡縷石、6份雙_[ Y (三乙氧基硅)丙基] 四硫化物和2份三乙醇胺加入反應(yīng)釜中，然后加入干冰，同時放入磁力攪拌棒，反應(yīng)釜密閉 并在恒溫油浴中加熱，溫度為40°C，直到壓力到達(dá)lOMPa，開啟磁力攪拌器，攪拌1. 5小時， 反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉閥門慢慢減壓到常壓狀態(tài)，待反應(yīng)釜冷卻，取出產(chǎn)物，即得到改性后的針狀
硅酸鹽。復(fù)合材料制備方法首先依次向密煉機(jī)加入38份改性后的坡縷石、90份天然橡 膠、10份順丁橡膠基體、60份軟質(zhì)炭黑N539，在150°C進(jìn)行混合lOmin，然后加入2份硬脂 酸、5份氧化鋅、3份硫化促進(jìn)劑DM、3份防老劑4020、3份石蠟油，最后冷卻至45°C加入5份 交聯(lián)劑硫黃混合均勻，得到混煉膠，經(jīng)壓延取向，在145°C下硫化得到橡膠復(fù)合材料，其力學(xué) 性能見表1。實(shí)施例4汽車輪胎三角膠用納米短纖維橡膠復(fù)合材料，各組份的質(zhì)量份數(shù)為天然橡膠基體100份；改性后的坡縷石69. 6份；軟質(zhì)炭黑N550 40份；石蠟油5份；硬脂酸2份；氧化鋅6份；硫黃6份；防老劑40201. 5 份;硫化促進(jìn)劑NS 2份；坡縷石的改性方法將60份1250目坡縷石、7. 2份硅烷偶聯(lián)劑雙_[ Y _(三乙氧 基硅)丙基]四硫化物和2. 4份三乙醇胺加入反應(yīng)釜中，然后加入干冰，同時放入磁力攪拌 棒，反應(yīng)釜密閉并在恒溫油浴中加熱，溫度為60°C，直到壓力到達(dá)12MPa，開啟磁力攪拌器， 反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉閥門慢慢減壓到常壓狀態(tài)，待反應(yīng)釜冷卻，取出產(chǎn)物，即得到 改性后的針狀硅酸鹽。復(fù)合材料制備方法首先依次向密煉機(jī)加入69. 6份改性后的坡縷石、100份天然 橡膠、40份軟質(zhì)炭黑N550，在150°C進(jìn)行混合lOmin，然后加入2份硬脂酸、6份氧化鋅、2份 硫化促進(jìn)劑NS、1. 5份防老劑4020、5份石蠟油，最后冷卻至45°C加入6份交聯(lián)劑硫黃混合 均勻，得到混煉膠，經(jīng)壓延取向，在142°C下硫化得到橡膠復(fù)合材料，其力學(xué)性能見表1。對比例1汽車輪胎三角膠用納米短纖維橡膠復(fù)合材料，各組份的質(zhì)量份數(shù)為天然橡膠基體100份；改性坡縷石69. 6份；軟質(zhì)炭黑N550 40份；石蠟油5份；
硬脂酸2份；氧化鋅6份；硫黃6份；防老劑40201. 5 份;硫化促進(jìn)劑NS 2份；坡縷石的改性方法用4. 8份乙醇稀釋7. 2份改性劑雙_[ Y _(三乙氧基硅)丙 基]四硫化物和2. 4份三乙醇胺，攪拌均勻。將60份1250目的坡縷石在高速攪拌機(jī)中先 預(yù)混合3分鐘，使其蓬松化，加入稀釋后的改性劑，再強(qiáng)力攪拌混合10分鐘，使改性劑和坡 縷石充分浸潤，混合均勻，取出坡縷石在80°C烘箱中干燥4小時。復(fù)合材料制備方法首先依次向密煉機(jī)加入69. 6份改性后的坡縷石、100份天然 橡膠、40份軟質(zhì)炭黑N550，在150°C進(jìn)行混合lOmin，然后加入2份硬脂酸、6份氧化鋅、2份 硫化促進(jìn)劑NS、1. 5份防老劑4020、5份石蠟油，最后冷卻至45°C加入6份交聯(lián)劑硫黃混合 均勻，得到混煉膠，經(jīng)壓延取向，在142°C下硫化得到橡膠復(fù)合材料，其力學(xué)性能見表1。表1本發(fā)明實(shí)施例和對比例的性能比較
權(quán)利要求
一種汽車輪胎用橡膠納米短纖維復(fù)合材料，其組成和質(zhì)量份數(shù)為二烯系橡膠基體100份，改性針狀硅酸鹽30～100份，平均粒徑為31～200nm的軟質(zhì)炭黑20～60份，石蠟油0～10份，活性劑6～10份，防老劑0.5～4份，硫化促進(jìn)劑1～4份，硫黃1～6份；其中二烯系橡膠基體為天然橡膠或天然橡膠與環(huán)氧天然橡膠、丁苯橡膠或順丁橡膠中的一種以4∶1～9∶1的質(zhì)量比組成的混合膠；改性針狀硅酸鹽采用粒度不低于1000目的天然針狀硅酸鹽經(jīng)CO2超臨界法改性而得，具體改性方法為將硅烷偶聯(lián)劑、三乙醇胺和針狀硅酸鹽以質(zhì)量比為3～24∶1～8∶30～100的比例，加入反應(yīng)釜中，然后加入干冰，攪拌條件下，反應(yīng)釜密閉加熱至溫度為40℃～100℃，壓力10～14MPa，反應(yīng)1～2小時，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜減壓到常壓狀態(tài)，待冷卻，得到改性針狀硅酸鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎用橡膠納米短纖維復(fù)合材料，其特征是所述硅烷 偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、Υ_(2、3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、雙-[Y _(三乙氧 基硅)丙基]四硫化物或Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎用橡膠納米短纖維復(fù)合材料，其特征是軟質(zhì)炭黑 選用如下牌號的產(chǎn)品Ν539、Ν550、Ν660、Ν642或Ν770。
4.一種權(quán)利要求1或2或3所述的汽車輪胎用納米短纖維橡膠復(fù)合材料的制備方 法，依次包括下列步驟首先向密煉機(jī)加入橡膠、改性針狀硅酸鹽，在130 150°C進(jìn)行混 合10 15min，然后加入活性劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑、軟質(zhì)炭黑、石蠟油，最后冷卻至40 50°C加入硫黃混合均勻，硫化得到橡膠復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車輪胎用橡膠納米短纖維復(fù)合材料及其制備方法，通過CO2超臨界法對針狀硅酸鹽進(jìn)行改性，在與橡膠基體的混合過程中被解離成納米短纖維，同時添加軟質(zhì)炭黑，制備出的復(fù)合材料作為汽車輪胎三角膠，具有高硬度、高模量、低生熱的特點(diǎn)，還具有優(yōu)良的加工性能。
文檔編號C08K7/10GK101885862SQ20101018566
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者伍社毛, 張立群, 殷石, 田明, 鄒華 申請人:北京化工大學(xué)