CN110804220A - 一种碳纳米管改性天然橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纳米管改性天然橡胶材料，它是由下述重量份的原料组成的：硬脂酸4‑7、青胶蒲公英橡胶100‑130、碳纳米管改性单体溶液35‑40、癸二酸二辛酯2‑4、三丁基三氯化锡0.8‑1、双丙酮丙烯酰胺1‑3、叔丁基对二苯酚1‑2、松油醇3‑4、过氧化二异丙苯3‑5，本发明以碳纳米管改性的聚酰胺作为青胶蒲公英橡胶粉基体的掺杂剂，不仅可以提高成品的力学稳定性，而且提高了橡胶材料的力学强度，增强了抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种碳纳米管改性天然橡胶材料及其制备方法。
背景技术
天然橡胶在常温下具有较高的弹性，稍带塑性，具有非常好的机械强度，滞后损失小，在多次变形时生热低，因此其耐屈挠性也很好，并且因为是非极性橡胶，所以电绝缘性能良好；因为有不饱和双键，所以天然橡胶是一种化学反应能力较强的物质，光、热、臭氧、辐射、屈挠变形和铜、锰等金属都能促进橡胶的老化，不耐老化是天然橡胶的致命弱点，但是，添加了防老剂的天然橡胶，有时在阳光下曝晒两个月依然看不出多大变化，在仓库内贮存三年后仍可以照常使用。天然橡胶有较好的耐碱性能，但不耐浓强酸。由于天然橡胶是非极性橡胶，只能耐一些极性溶剂，而在非极性溶剂中则溶胀，因此，其耐油性和耐溶剂性很差，一般说来，烃、卤代烃、二硫化碳、醚、高级酮和高级脂肪酸对天然橡胶均有溶解作用，但其溶解度则受塑炼程度的影响，而低级酮、低级酯及醇类对天然橡胶则是非溶剂；然而，随着橡胶在各个领域的应用不断扩大，对于其综合品质，尤其是力学强度的要求也越来越高。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳纳米管改性天然橡胶材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种碳纳米管改性天然橡胶材料，它是由下述重量份的原料组成的：
硬脂酸4-7、青胶蒲公英橡胶100-130、碳纳米管改性单体溶液35-40、癸二酸二辛酯2-4、三丁基三氯化锡0.8-1、双丙酮丙烯酰胺1-3、叔丁基对二苯酚1-2、松油醇3-4、过氧化二异丙苯3-5。
所述的碳纳米管改性单体溶液是由下述重量份的原料组成的：
硅烷偶联剂kh550 6-9、碳纳米管20-27、己内酰胺140-200、对甲基苯磺酸0.6-1、月桂基二甲基氧化胺1-2。
所述的碳纳米管改性单体溶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳纳米管，加入到其重量20-30倍的去离子水中，超声10-15分钟，加入对甲基苯磺酸，升高温度为50-60℃，保温搅拌40-50分钟，得碳纳米管分散液；
(2)取硅烷偶联剂kh550、己内酰胺、月桂基二甲基氧化胺混合，加入到混合料重量17-20倍的去离子水中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
(3)取上述碳纳米管分散液、酰胺分散液混合，送入到75-80℃的恒温水浴中，保温搅拌100-120分钟，即得所述碳纳米管改性单体溶液。
一种碳纳米管改性天然橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量8-11倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取叔丁基对二苯酚，加入到其重量5-7倍的无水乙醇中，加入松油醇，升高温度为50-56℃，保温搅拌10-20分钟，得醇溶液；
(3)取碳纳米管改性单体溶液，与醇溶液混合，搅拌均匀，加入双丙酮丙烯酰胺，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3-5小时，出料冷却，抽滤，得碳纳米管改性聚合物；
(4)取硬脂酸，加热软化，与青胶蒲公英橡胶混合，升高温度为100-110℃，保温搅拌10-20分钟，冷却后磨成细粉，得预处理胶粉；
(5)取上述预处理胶粉，与上述碳纳米管改性聚合物混合，在70-80℃下保温搅拌1-2小时，与癸二酸二辛酯、三丁基三氯化锡混合，搅拌均匀，送入到挤出机好，熔融挤出，冷却，即得所述碳纳米管改性天然橡胶材料。
本发明的优点：
本发明首先采用对甲基苯磺酸处理碳纳米管，然后与硅烷偶联剂kh550的己内酰胺水溶液共混反应，从而改善了碳纳米管在单体水溶液间的分散性能，再在引发剂作用下聚合，得到碳纳米管改性聚合物，通过该聚合反应，实现了碳纳米管在聚酰胺基体间的分散性能，本发明以碳纳米管改性的聚酰胺作为青胶蒲公英橡胶粉基体的掺杂剂，不仅可以提高成品的力学稳定性，而且提高了橡胶材料的力学强度，增强了抗冲击性能。
具体实施方式
实施例1
一种碳纳米管改性天然橡胶材料，它是由下述重量份的原料组成的：
硬脂酸4、青胶蒲公英橡胶100、碳纳米管改性单体溶液35、癸二酸二辛酯2、三丁基三氯化锡0.8、双丙酮丙烯酰胺1、叔丁基对二苯酚1、松油醇3、过氧化二异丙苯3。
所述的碳纳米管改性单体溶液是由下述重量份的原料组成的：
硅烷偶联剂kh550 6、碳纳米管20、己内酰胺140、对甲基苯磺酸0.6、月桂基二甲基氧化胺1。
所述的碳纳米管改性单体溶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳纳米管，加入到其重量20倍的去离子水中，超声10分钟，加入对甲基苯磺酸，升高温度为50℃，保温搅拌40分钟，得碳纳米管分散液；
(2)取硅烷偶联剂kh550、己内酰胺、月桂基二甲基氧化胺混合，加入到混合料重量17倍的去离子水中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
(3)取上述碳纳米管分散液、酰胺分散液混合，送入到75℃的恒温水浴中，保温搅拌100分钟，即得所述碳纳米管改性单体溶液。
一种碳纳米管改性天然橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量8倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取叔丁基对二苯酚，加入到其重量5倍的无水乙醇中，加入松油醇，升高温度为50℃，保温搅拌10分钟，得醇溶液；
(3)取碳纳米管改性单体溶液，与醇溶液混合，搅拌均匀，加入双丙酮丙烯酰胺，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3小时，出料冷却，抽滤，得碳纳米管改性聚合物；
(4)取硬脂酸，加热软化，与青胶蒲公英橡胶混合，升高温度为100℃，保温搅拌10分钟，冷却后磨成细粉，得预处理胶粉；
(5)取上述预处理胶粉，与上述碳纳米管改性聚合物混合，在70℃下保温搅拌1小时，与癸二酸二辛酯、三丁基三氯化锡混合，搅拌均匀，送入到挤出机好，熔融挤出，冷却，即得所述碳纳米管改性天然橡胶材料。
实施例2
一种碳纳米管改性天然橡胶材料，它是由下述重量份的原料组成的：
硬脂酸7、青胶蒲公英橡胶130、碳纳米管改性单体溶液40、癸二酸二辛酯4、三丁基三氯化锡1、双丙酮丙烯酰胺3、叔丁基对二苯酚2、松油醇4、过氧化二异丙苯5。
所述的碳纳米管改性单体溶液是由下述重量份的原料组成的：
硅烷偶联剂kh550 9、碳纳米管27、己内酰胺200、对甲基苯磺酸1、月桂基二甲基氧化胺2。
所述的碳纳米管改性单体溶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳纳米管，加入到其重量30倍的去离子水中，超声15分钟，加入对甲基苯磺酸，升高温度为60℃，保温搅拌50分钟，得碳纳米管分散液；
(2)取硅烷偶联剂kh550、己内酰胺、月桂基二甲基氧化胺混合，加入到混合料重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
(3)取上述碳纳米管分散液、酰胺分散液混合，送入到80℃的恒温水浴中，保温搅拌120分钟，即得所述碳纳米管改性单体溶液。
一种碳纳米管改性天然橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量11倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取叔丁基对二苯酚，加入到其重量7倍的无水乙醇中，加入松油醇，升高温度为56℃，保温搅拌20分钟，得醇溶液；
(3)取碳纳米管改性单体溶液，与醇溶液混合，搅拌均匀，加入双丙酮丙烯酰胺，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌5小时，出料冷却，抽滤，得碳纳米管改性聚合物；
(4)取硬脂酸，加热软化，与青胶蒲公英橡胶混合，升高温度为110℃，保温搅拌20分钟，冷却后磨成细粉，得预处理胶粉；
(5)取上述预处理胶粉，与上述碳纳米管改性聚合物混合，在80℃下保温搅拌2小时，与癸二酸二辛酯、三丁基三氯化锡混合，搅拌均匀，送入到挤出机好，熔融挤出，冷却，即得所述碳纳米管改性天然橡胶材料。
性能测试：
本发明实施例1的碳纳米管改性天然橡胶材料：
永久压缩变形125℃×72h(％)：33.6；
拉伸强度(MPa)：11.8；
本发明实施例2的碳纳米管改性天然橡胶材料：
永久压缩变形125℃×72h(％)：34.1；
拉伸强度(MPa)：16.3。
Claims (4)
1.一种碳纳米管改性天然橡胶材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
硬脂酸4-7、青胶蒲公英橡胶100-130、碳纳米管改性单体溶液35-40、癸二酸二辛酯2-4、三丁基三氯化锡0.8-1、双丙酮丙烯酰胺1-3、叔丁基对二苯酚1-2、松油醇3-4、过氧化二异丙苯3-5。
2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管改性天然橡胶材料，其特征在于，所述的碳纳米管改性单体溶液是由下述重量份的原料组成的：
硅烷偶联剂kh550 6-9、碳纳米管20-27、己内酰胺140-200、对甲基苯磺酸0.6-1、月桂基二甲基氧化胺1-2。
3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管改性天然橡胶材料，其特征在于，所述的碳纳米管改性单体溶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳纳米管，加入到其重量20-30倍的去离子水中，超声10-15分钟，加入对甲基苯磺酸，升高温度为50-60℃，保温搅拌40-50分钟，得碳纳米管分散液；
(2)取硅烷偶联剂kh550、己内酰胺、月桂基二甲基氧化胺混合，加入到混合料重量17-20倍的去离子水中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
(3)取上述碳纳米管分散液、酰胺分散液混合，送入到75-80℃的恒温水浴中，保温搅拌100-120分钟，即得所述碳纳米管改性单体溶液。
4.一种如权利要求1所述碳纳米管改性天然橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量8-11倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取叔丁基对二苯酚，加入到其重量5-7倍的无水乙醇中，加入松油醇，升高温度为50-56℃，保温搅拌10-20分钟，得醇溶液；
(3)取碳纳米管改性单体溶液，与醇溶液混合，搅拌均匀，加入双丙酮丙烯酰胺，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3-5小时，出料冷却，抽滤，得碳纳米管改性聚合物；
(4)取硬脂酸，加热软化，与青胶蒲公英橡胶混合，升高温度为100-110℃，保温搅拌10-20分钟，冷却后磨成细粉，得预处理胶粉；
(5)取上述预处理胶粉，与上述碳纳米管改性聚合物混合，在70-80℃下保温搅拌1-2小时，与癸二酸二辛酯、三丁基三氯化锡混合，搅拌均匀，送入到挤出机好，熔融挤出，冷却，即得所述碳纳米管改性天然橡胶材料。
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