一種插層高嶺石改性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，尤其涉及一種插層高嶺石改性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(kāi)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(duì)稱(chēng)的層狀結(jié)構(gòu)，從而建立了大疊偶極子，層間以(A1 —0—Η...()—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(yáng)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(duì)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(guò)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(chēng)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(guò)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(cè)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(guó)外離子液體插層高嶺石的制備方法單一，且周期較長(zhǎng)、工藝繁瑣，本發(fā)明中通過(guò)改進(jìn)，簡(jiǎn)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，提供一種插層高嶺石改性天然橡膠材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種插層高嶺石改性天然橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的:
防老劑CMA1-2、三甘醇二異辛酸酯4-7、2_硫醇基苯駢咪唑1-2、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、硫化劑PM1-1.6、乙撐雙硬脂酰胺0.6-1、sp800.1-0.3、蓖麻油酸2_3。
[0007]—種所述的插層高嶺石改性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(wú)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2-硫醇基苯駢咪唑加入到6-10倍無(wú)水乙醇中，攪拌溶解，加入蓖麻油酸，在60-70°C下保溫?cái)嚢?-7分鐘，得抗氧化醇液；
(6)將上述乙撐雙硬脂酰胺加入到其重量5-7倍的去離子水中，加入sp80，攪拌均勻，為胺乳液；
(7)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，為液a;
(8)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(wú)水乙醇，抽濾，得濾餅；
(9)取上述天然橡膠重量的10-15%，與濾餅混合，攪拌均勻，加入抗氧化醇液中，100-200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-5分鐘，加入胺乳液，送入80-90°C的水浴中，保溫?cái)嚢?0-16分鐘，出料冷卻，減壓蒸餾，除去乙醇，得預(yù)混料；
(10)將上述改性填料與天然橡膠混合，送入密煉機(jī)中，在65-90°C下密煉40-50s，加入除了硫化劑PM以外的各原料，混煉10-12分鐘，排膠，冷卻至50°C以下，投入開(kāi)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(guò)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(guò)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(duì)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(guò)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(wú)分子內(nèi)氫鍵的間位和對(duì)位異構(gòu)體低，在有分子內(nèi)氫鍵的場(chǎng)合內(nèi)部轉(zhuǎn)換比無(wú)氫鍵快100多倍，通過(guò)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。
【具體實(shí)施方式】
[0009]—種插層高嶺石改性天然橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的:
防老劑CMA1、三甘醇二異辛酸酯4、2硫醇基苯駢咪唑1、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、硫化劑PM1、乙撐雙硬脂酰胺0.6、sp800.1、蓖麻油酸 2。
[0010]一種所述的插層高嶺石改性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(wú)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2硫醇基苯駢咪唑加入到6倍無(wú)水乙醇中，攪拌溶解，加入蓖麻油酸，在60°C下保溫?cái)嚢?分鐘，得抗氧化醇液；
(6)將上述乙撐雙硬脂酰胺加入到其重量5倍的去離子水中，加入sp80，攪拌均勻，為胺乳液；
(7)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，為液a;
(8)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(wú)水乙醇，抽濾，得濾餅；
(9)取上述天然橡膠重量的10%，與濾餅混合，攪拌均勻，加入抗氧化醇液中，100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，加入胺乳液，送入80°C的水浴中，保溫?cái)嚢?0分鐘，出料冷卻，減壓蒸餾，除去乙醇，得預(yù)混料；
(10)將上述改性填料與天然橡膠混合，送入密煉機(jī)中，在65°C下密煉40s，加入除了硫化劑PM以外的各原料，混煉10分鐘，排膠，冷卻至50°C以下，投入開(kāi)煉機(jī)內(nèi)，加入剩余各原料，薄通3遍，即得。
[0011]性能測(cè)試:
拉伸強(qiáng)度:14.6Mpa;
斷裂伸長(zhǎng)率:434.7%;
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:5.6%、斷裂伸長(zhǎng)率降低率:8.3%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種插層高嶺石改性天然橡膠材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 防老劑CMA1-2、三甘醇二異辛酸酯4-7、2_硫醇基苯駢咪唑1-2、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、硫化劑PM1-1.6、乙撐雙硬脂酰胺0.6-1、sp800.1-0.3、蓖麻油酸2_3。2.—種如權(quán)利要求1所述的插層高嶺石改性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(wú)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2-硫醇基苯駢咪唑加入到6-10倍無(wú)水乙醇中，攪拌溶解，加入蓖麻油酸，在60-70°C下保溫?cái)嚢?-7分鐘，得抗氧化醇液； (6)將上述乙撐雙硬脂酰胺加入到其重量5-7倍的去離子水中，加入sp80，攪拌均勻，為胺乳液； (7)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，為液a; (8)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(wú)水乙醇，抽濾，得濾餅； (9)取上述天然橡膠重量的10-15%，與濾餅混合，攪拌均勻，加入抗氧化醇液中，100-200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-5分鐘，加入胺乳液，送入80-90°C的水浴中，保溫?cái)嚢?0-16分鐘，出料冷卻，減壓蒸餾，除去乙醇，得預(yù)混料； (10)將上述改性填料與天然橡膠混合，送入密煉機(jī)中，在65-90°C下密煉40-50s，加入除了硫化劑PM以外的各原料，混煉10-12分鐘，排膠，冷卻至50°C以下，投入開(kāi)煉機(jī)內(nèi)，加入剩余各原料，薄通3-5遍，即得。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種插層高嶺石改性天然橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的：防老劑CMA1-2、三甘醇二異辛酸酯4-7、2-硫醇基苯駢咪唑1-2、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、硫化劑PM1-1.6、乙撐雙硬脂酰胺0.6-1、sp800.1-0.3、蓖麻油酸2-3。本發(fā)明的通過(guò)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(guò)了原始高嶺土的層內(nèi)氫鍵，從而提高了高嶺石的耐熱性能，進(jìn)而提高了成品材料對(duì)持續(xù)性高熱的抗性。
【IPC分類(lèi)】C08L7/00, C08K9/04, C08K3/36, C08K13/06, C08K5/20, C08K5/09, C08K3/34
【公開(kāi)號(hào)】CN105461987
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510952227
【發(fā)明人】高芳
【申請(qǐng)人】合肥杰明新材料科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日