一种水滑石母胶/卤化丁基橡胶高气体阻隔复合材料制备方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种基于水滑石母胶并用卤化丁基橡胶的高性能复合材料的制备方 法。特别解决了传统母胶与卤化丁基橡胶并用后导致复合材料气密性降低的问题。
【背景技术】：
[0002] 卤化丁基橡胶由于具有优异的气密性和良好的粘接性能，在轮胎工业中获得了重 要应用。但是纯卤化丁基的成本高，门尼粘度低，加工性能差，力学性能弱。目前解决的方 案大多数是采用通用橡胶与卤化丁基橡胶并用，以降低成本，提高复合材料的加工性能补 强力学性能。但通用橡胶的加入往往会大幅度降低并用橡胶的气密性，为此，人们通常采用 在通用橡胶中加入各向异性的填料（如蒙脱土等）来提高气密性，然后再与卤化丁基橡胶 进行并用。
[0003] 水滑石是一种层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxide Compounds,简 称LDHs)，是近年来迅速发展的一种双羟基阴离子型粘土，已被广泛地应用于催化材料、阻 隔材料、阻燃剂、杀菌材料、吸附剂和阴离子交换剂等。水滑石属于六方晶系，且可对其结构 进行科学调控，能够得到长宽比相近、较大纵横比的二维晶体，晶体结构近似圆形，由于其 制备条件简单，均化过程温和，不经过机械破碎，从而片层内无裂缝，所以晶体规整度较高， 边缘缺陷较少，从而可对气体阻隔起到最佳效果。此外，LDHs能够在水相分中以单片结构 均匀分散，能够与大部分的通用弹性体乳液进行复合，无需溶剂，也不需要传统的高能耗的 机械混炼，为高性能水滑石/橡胶气密材料绿色加工奠定了基础。
[0004] 但由于水滑石的强极性，使之与非极性的丁苯橡胶等界面相容性较差，再由于母 胶本身气密性的限制，往往不能制备出性能优异的气密层材料，鉴于此本发明选择极价格 相对低廉，自身气密性优的极性基体氯丁橡胶作为母胶基体，制备出高性能水滑石/氯丁 橡胶纳米复合材料作为母胶。
【发明内容】
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[0005] 本发明利用乳液复合法首先制备出高性能水滑石/通用橡胶纳米复合材料作为 母胶，再取其部分与卤化丁基橡胶并用，从而制备出基于水滑石母胶并用卤化丁基橡胶的 高气密性复合材料。特别鉴于加工性能优异的通用橡胶的引入，提高了复合材料的加工性 能；由于片层材料水滑石的高效取向填充，提高了复合材料的气密性；再由于增强无机粒 子（如炭黑、白炭黑、碳酸钙等）的纳米填充，提高了复合材料的力学性能。
[0006] -种基于水滑石氯丁母胶的制备方法，其特征在于包括如下以质量计的原料组 分：
[0007] 氯丁橡胶以干胶计 100
[0008] 水滑石 0· 5~100
[0009] -种高性能水滑石/氯丁橡胶纳米复合材料方法，其特征在于是采用如下方法制 备的：
[0010] a.水滑石悬浮液和絮凝水的制备
[0011] (1)水滑石悬浮液的制备
[0012] 制得水滑石悬浮液备用，悬浮液固含量为1~30 %。
[0013] ⑵絮凝液的制备
[0014] 在质量为3000g的水中加入30g分析纯的CaCl2制得絮凝水备用。
[0015] b.部分原料预混合
[0016] 将氯丁橡胶胶乳放入预混合搅拌釜中，再加入步骤a(l)中制备的水滑石悬浮液， 搅拌混合10~120分钟备用
[0017] c.絮凝
[0018] 在絮凝釜中，加入步骤a (2)中制备的絮凝水，然后加入步骤b预混合好的原料，搅 拌直至絮凝完全，洗涤，烘干制得橡胶母胶，记为母胶A。
[0019] 一种水滑石母胶/卤化丁基橡胶高气体阻隔复合材料的制备方法，其特征在于包 括如下以质量计的原料组分：
[0020] 母胶A 5~95 卤化丁基橡胶 40~150 氧化锌 1~5 硬脂酸 1~5 防老剂 1~5 树脂 1~25 碳酸钙 1~120 炭黑 1~120 白炭黑 1~120 芳烃油 5~25 促进剂 0.1~2.0 交联剂 0.5~2.8
[0021] 一种水滑石母胶/卤化丁基橡胶高气体阻隔复合材料的制备方法，其特征在于是 采用如下制备方法制备的。
[0022] 制备过程如下：
[0023] 在炼胶机中加入部分橡胶母胶，再加入部分卤化丁基橡胶，氧化锌，硬脂酸，防老 剂，然后加入促进剂、交联剂和增粘树脂等助剂，最终获得复合材料混炼胶。通过硫化获得 硫化橡胶。
[0024] 进一步，所述原料组分中的树脂为适热塑性树脂。
[0025] 进一步，所述原料组分中的炭黑为适合于补强橡胶的炭黑NlOO至N900系列。
[0026] 进一步，所述原料组分中的白炭黑为纳米和微米级二氧化娃。
[0027] 进一步，所述原料组分中的交联剂为硫黄、树脂、金属氧化物、过氧化物。
[0028] 进一步，所述原料组分中的促进剂为适合于橡胶的促进体系，次磺酰胺类、噻唑 类、秋兰姆类、硫脲类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、胍类、黄原酸盐类八大类促进体系。
[0029] 其中，水滑石母胶采用乳液复合方法，将水滑石与氯丁橡胶胶乳复合来实现水滑 石层板在橡胶体系中的高分散，从而充分发挥水滑石的气密功能。
【附图说明】：
[0030] 图1水滑石（LDHs)的扫描电镜（SEM)照片。
[0031] 图2絮凝母胶的扫描电镜（SEM)照片。
[0032] 图3基于水滑石氯丁母胶并用溴化丁基橡胶的高性能复合材料断面的扫描电镜 (SEM)照片
【具体实施方式】：
[0033] 实施例1:
[0034] 1.按照如下原料配方和步骤制备本发明的高性能的水滑石/橡胶纳米复合材料 包括如下以质量计的原料组分：
[0035] 氯丁橡胶以干胶计 100
[0036] 水滑石 0· 5
[0037] 制备过程如下：
[0038] a.水滑石悬浮液和絮凝液的制备
[0039] (1)水滑石悬浮液的制备
[0040] 首先取0. 5g水滑石（LDHs)制得水滑石悬浮液备用，悬浮液固含量为1 %。
[0041] (2)絮凝液的制备
[0042] 在质量为3000g的水中加入30g分析纯的CaCl2制得絮凝水备用。
[0043] b.部分原料共混絮凝
[0044] 将氯丁胶乳放入预混合搅拌釜中，橡胶以干胶计质量为100g，搅拌混合10分钟， 再加入步骤a (1)中制备的水滑石悬浮液，搅拌混合10分钟备用。
[0045] c.絮凝
[0046] 在絮凝釜中，加入步骤a (2)中制备的絮凝水，然后加入步骤b预混合好的原料，搅 拌直至絮凝完全，洗涤，烘干制得橡胶母胶。记为母胶A。
[0047] 2.按照如下原料及配方制备一种水滑石母胶/卤化丁基橡胶高气体阻隔复合材 料，包括如下以质量计的原料组分：
[0048] 母胶A 5 溴化丁基橡胶 95 氧化锌 2 硬脂酸 1
[0049] 防老剂4010 0.1 碳酸钙 1 炭黑N660 30 芳烃油 5 促进剂TT 0.1 增粘树脂40MSF 1 交联剂S 2.8
[0050] 制备过程如下：
[0051] 在炼胶机中加入5g橡胶母胶，再加入95g溴化丁基橡胶，再加入氧化锌，硬脂酸， 4010,然后加入炭黑N660,碳酸钙，芳烃油，增粘树脂40MSF，再加入促进剂TT和交联剂S，最 终获得复合材料混炼胶。通过硫化获得硫化橡胶。
[0052] 实施例2
[0053] 1.按照如下原料配方和步骤制备本发明的高性能的水滑石/橡胶纳米复合材料， 其特征在于包括如下以质量计的原料组分：
[0054] 橡胶以干胶计 100
[0055] 水滑石 5
[0056] 制备过程如下：
[0057] a.水滑石悬浮液和絮凝液的制备
[0058] (1)水滑石悬浮液的制备
[0059] 首先取5g水滑石（LDHs)制得水滑石悬浮液备用，悬浮液固含量为5%。
[0060] (2)絮凝液的制备
[0061] 在质量为3000g的水中加入30g分析纯的CaCl2制得絮凝水备用。
[0062] b.部分原料共混絮凝
[0063] 氯丁胶乳放入预混合搅拌釜中，橡胶以干胶计质量为100g，搅拌混合20分钟，再 加入步骤a (1)中制备的水滑石悬浮液，搅拌混合30分钟备用。
[0064] d.絮凝
[0065] 在絮凝釜中，加入步骤a (2)中制备的絮凝水，然后加入步骤b预混合好的原料，搅 拌直至絮凝完全，洗涤，烘干制得橡胶母胶A。
[0066] 2.按照如下原料及配方制备一种水滑石母胶/卤化丁基橡胶高气体阻隔复合材 料，包括如下以质量计的原料组分：
[0067] 母胶A 10 溴化丁基橡胶 90 氧化锌 1 硬脂酸 2 防老剂4010NA 3 碳酸钙 1 白炭黑LM-130 1 炭黑N330 30 芳烃油 5 促进剂DM 1.0 酚醛树脂 3 交联剂 2.0
[0068] 制备过程如下：
[0069] 在炼胶机中加入IOg橡胶母胶，再加入90g溴化丁基橡胶，再加入氧化锌，硬脂酸， 防老剂4010NA，然后加入碳酸钙，炭黑N330,白炭黑LM-130,芳烃油，酚醛树脂，再加入促进 剂DM和交联剂S，最终获得复合材料混炼胶。通过硫化获得硫化橡胶。
[0070] 实施例3
[0071] 1.按照如下原料配方和步骤制备本发明的高性能的水滑石/橡胶纳米复合材料， 包括如下以质量计的原料组分：
[0072] 氯丁橡胶以干胶计 100