(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211130137.X (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 广州美村橡胶科技股份有限公司 地址 511330 广东省广州市增城区石滩镇 水龙村水龙社木棉仔(土名)厂房A 2 (72)发明人 何炽铿　 (74)专利代理 机构 广东省中源正拓专利代理事 务所(普通 合伙) 44748 专利代理师 党冲 (51)Int.Cl. C08L 75/04(2006.01) C08K 9/04(2006.01) C08K 3/04(2006.01) C08K 3/22(2006.01) (54)发明名称 一种高强度的改性纳米复合橡胶材料及其 制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种高强度的改性纳米复合橡 胶材料及其制备方法， 属于高分子材料技术领 域。 所述材料包括以下原料： 100重量份聚氨酯橡 胶、 50‑60重量份改性碳纳米管、 1 ‑5重量份氧化 锌、 0.5‑3重量份硬脂酸、 0.5 ‑1重量份促进剂、 0.5‑1重量份添加剂。 本申请通过将羟基化多壁 碳纳米管经过二环己基甲烷二异氰酸酯改性后 与聚氨酯橡胶共混， 羟基化多壁碳纳米管中的羟 基与二环己基甲烷二异氰酸酯中的异氰酸酯基 反应进行连接， 同时， 与羟基化多壁碳纳米管连 接后的二环己基甲烷二异氰酸酯又通过氢键与 聚氨酯橡胶发生作用， 使 得经过修饰的碳纳米管 在聚氨酯基体中分散良好， 且该材料表现出高的 韧性和拉伸强度。 权利要求书1页 说明书6页 CN 115418097 A 2022.12.02 CN 115418097 A 1.一种高强度的改性纳米复合橡胶材料， 其特征在于， 包含以下重量份的原料： 100重 量份的聚氨酯橡胶、 50 ‑60重量份的改性碳纳米管、 1 ‑5重量份的氧化锌、 0.5 ‑3重量份的硬 脂酸、 0.5 ‑1重量份的促进剂、 0.5 ‑1重量份的添加剂。 2.根据权利要求1所述的一种高强度的改性纳米复合橡胶材料， 其特征在于， 所述改性 碳纳米管的制作方法包括以下步骤： 将二环己基甲烷二异氰酸酯和N， N ‑二甲基甲酰胺装入容器中， 磁力搅拌并加热至50 ‑ 60℃； 将羟基化多壁碳纳米管悬浮液缓慢添加至反应容器中， 之后滴加二月桂酸二丁基锡， 保持50‑60℃搅拌反应8h以上； 将反应好的混合物进行离心， 用N， N ‑二甲基甲酰胺多次洗 涤， 洗去未反应的二环己基甲烷二异氰酸酯； 将反应物放入40 ‑60℃的真空烘箱干燥4h以 上， 得到改性 碳纳米管。 3.根据权利要求2所述的一种高强度的改性纳米复合橡胶材料， 其特征在于， 所述二月 桂酸二丁基锡的添加量 为3‑4滴每8g二环己基甲烷 二异氰酸酯。 4.根据权利要求2所述的一种高强度的改性纳米复合橡胶材料， 其特征在于， 所述二环 己基甲烷 二异氰酸酯和羟基化多壁 碳纳米管 悬浮液比为8g： 15mL ‑10g： 15mL。 5.根据权利要求2所述的一种高强度的改性纳米复合橡胶材料， 其特征在于， 所述真空 烘箱的温度设置为5 0℃。 6.根据权利要求2所述的一种高强度的改性纳米复合橡胶材料， 其特征在于， 所述羟基 化多壁碳纳米管 悬浮液的制作方法包括以下步骤： 取羟基化多壁碳纳米管装入消解管中， 加入N， N ‑二甲基甲酰胺在超声作用下分散； 羟 基化多壁碳纳米管与N， N ‑二甲基甲酰胺的用量比为100mg羟基化多壁碳纳米管： 25mLN， N ‑ 二甲基甲酰胺。 7.根据权利要求1所述的一种高强度的改性纳米复合橡胶材料， 其特征在于， 所述促进 剂为二甲硫基甲苯二胺。 8.根据权利要求1所述的一种高强度的改性纳米复合橡胶材料， 其特征在于， 所述添加 剂为甲苯二异氰酸酯。 9.一种权利要求1 ‑8任一项所述的高强度的改性纳米复合橡胶材料的制备方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 将聚氨酯橡胶放在开炼机中， 薄通至使橡胶具有可塑度， 通过调节挡胶板和辊距产 生合适的堆积胶； 加入氧化锌， 利用割胶和翻胶的方式将其与母胶均匀混合； S2： 加入改性碳纳米管、 促进剂、 添加剂和硬脂酸， 用割胶和翻胶的方式将其与母胶混 炼均匀； S3： 将辊距调小， 用打三角包或搓卷的方式将其进一 步混合均匀， 薄通6 ‑8次后下片； S4： 通过平板硫化仪对所得橡胶进行硫化， 硫化温度是80 ‑120℃， 硫化压力是20MPa， 硫 化时间是45 ‑75min， 成型后放入烘 箱硫化， 制得一种高强度的改性纳米复合橡胶材 料。 10.根据权利要求9所述的一种高强度的改性纳米复合橡胶材料制备方法， 其特征在 于， 所述烘 箱温度设置为10 0℃， 烘干时间为24h以上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115418097 A 2一种高强度的改性纳米复合橡胶材料及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于高分子材料技术领域， 具体地， 涉及一种高强度的改性纳米复合橡胶 材料及其制备 方法。 背景技术 [0002]聚氨酯生胶是由二异氰酸酯和聚醚二醇， 按 ‑NCO和‑OH的物质量比制取的。 聚氨酯 橡胶不仅具有高强度和低永变特性， 还 具有工艺简单、 生产效率高等优点， 聚氨酯橡胶分子 的结构特点不仅决定了它 具有宝贵的综合物理、 力学性能， 而且还可以通过改变其原料 的 组分和相对分子质量以及原料酯比来调节其弹性、 耐寒性以及模量、 硬度和机械强度等各 项性能。 该类橡胶具有很髙的拉伸强度(一般为28 ‑42MPa,最高可达70MPa)和撕裂强度； 弹 性极好， 即使是硬度高时， 也同样具有较高的弹性； 扯断伸长率很大， 一般可达400％ ‑ 600％,最大的可达1000％； 具有很宽的硬度范围， 最低为邵尔(A)10， 大多为邵尔(A)45 ‑95。 当硬度高于邵尔(A)70时， 其拉伸强度和定伸应力都 高于天然橡胶， 当硬度达到邵尔(A)80 ‑ 90时， 其拉伸强度、 撕裂强度和定伸应力也表现良好。 聚氨酯橡胶广泛地应用在机械工业、 汽车制造业、 石油工业、 采矿业、 电器及仪表工业、 皮革与制鞋工业、 建筑工业以及医疗卫生 和体育用品制造等领域。 [0003]橡胶生胶没有足够的实用强度， 只有增强过的橡胶才能应用于各种制品， 添加填 料补强可以使橡胶材料获得很好的强度和应用的灵活性。 碳纳米管是目前可制备出的具有 最高比强度的材料， 若将以其它工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料， 可使复合材料 表现出良好的强度、 弹性、 抗疲劳性及各向同性， 给复合材料的性能带来极大 的改善。 由于 碳纳米管本身拥有比较大 的长径比和比表面积， 表面能大等特点， 使碳纳米管容易产生缠 绕团聚， 故其在橡胶中的应用受到阻碍。 为了使碳纳米管在橡胶中的分散性能变得更好， 从 而在橡胶等聚合物材 料中发挥更 大的优势， 从而需要对碳纳米管进行改性。 发明内容 [0004]本发明涉及 一种高强度的改性纳米复合橡胶材料及其制备方法， 属于高分子材料 技术领域。 本申请材料包括如下重量份的原料： 100重量份的聚氨酯橡胶、 50 ‑60重量份的改 性碳纳米管、 1 ‑5重量份的氧化锌、 0.5 ‑3重量份的硬脂酸、 0.5 ‑1重量份的促进剂、 0.5 ‑1重 量份的添加剂。 本申请还公开了一种高强度的改性纳米复合橡胶材料 的制备方法。 本申请 通过将羟基化多壁碳纳米管经过二环己基甲烷二异氰酸酯改性后与聚氨酯 橡胶共混， 羟基 化多壁碳纳米管中的羟基与二环己基甲烷二异氰酸酯中的异氰酸酯基反应进行连接， 同 时， 与羟基化多壁碳纳米管连接后的二环己基甲烷二异氰酸酯又通过氢键与聚氨酯橡胶发 生作用， 使得经过修饰的碳纳米管在聚氨酯基体中分散良好， 且该材料表现出高的韧性和 拉伸强度。 本发明的目的可以通过以下技 术方案实现： [0005]一种高强度的改性纳 米复合橡胶材料， 包含以下重量份的原 料： 100重量份的聚氨 酯橡胶、 50 ‑60重量份的改性碳纳米管、 1 ‑5重量份的氧化锌、 0.5 ‑3重量份的硬脂酸、 0.5 ‑1说　明　书 1/6 页 3 CN 115418097 A 3