利用埃洛石负载缓释防老剂制备耐老化弹性体复合材料的研究

Antioxidant is one of the indispensable components in the rubber formulation system, however, there is a strict restriction of antioxidant amount in the traditional rubber formulation. The migration of antioxidant in rubber composites and its enrichment on the product surface (the "blooming" phenomenon) has adverse effects on the mechanical properties and aging resistant properties of rubber composites. In this study, an aging resistant rubber composite is prepared by using antioxidant loaded inside of halloysite nanotubes and used as filler. Loading the antioxidant inside of halloysite allows for sustained release, extends the effective time of antioxidant in the rubber composite. The comprehensive performance of elastomer composites can be improved by the increased antioxidant amount in the rubber composites without causing “blooming” defect via loading antioxidant into halloysite, combined with the renforcement of halloysite. The release of antioxidant from halloysite lumens in various media (including polar and nonpolar solvents and rubber composite matrix) will be studied. The aging resistance of rubber and antioxidant loaded halloysite composite is studied by comparing the mechanical properties before and after thermal-oxidative aging. The improvement in aging resistance and mechanical properties can indicate the future of halloysite as a functional rubber filler.

防老剂是橡胶配方体系中不可缺少的组成之一，然而由于防老剂在橡胶材料中容易发生迁移并富集在表面产生“喷霜”现象，对橡胶的物理机械性能和老化性能等产生不利影响，因此在传统橡胶配方中防老剂用量有严格限制。本研究旨在采用负载防老剂的埃洛石纳米管作为功能载体制备耐老化弹性体材料，通过在埃洛石天然纳米管腔内负载防老剂，加入橡胶配方体系中实现可控缓释，从而延长防老剂在橡胶体系中的作用时间。该研究通过将防老剂负载在埃洛石纳米管中在不引起“喷霜”的前提下大幅增大体系防老剂用量，同时利用埃洛石对材料的增强作用，以期提高弹性体材料的综合性能。对埃洛石纳米管负载防老剂在不同介质（包括极性、非极性溶剂和橡胶复合材料）中的释放过程进行研究。通过比较负载防老剂埃洛石填充弹性体材料老化前后的物理机械性能考察材料的耐老化性能。以期利用材料的机械性能和耐老化性能的提高表明埃洛石纳米管用作功能填料制备高性能弹性体材料的前景。

防老剂在橡胶材料中容易发生迁移并富集在表面产生“喷霜”现象，对橡胶的物理机械性能和老化性能等产生不利影响，因此在传统橡胶配方中防老剂用量有严格限制。埃洛石纳米管因其具有中空结构可作为良好的功能载体使用。通过在埃洛石天然纳米管腔内负载防老剂，加入橡胶配方体系中实现可控缓释，从而延长防老剂在橡胶体系中的作用时间。通过将防老剂负载在埃洛石纳米管中在不引起“喷霜”的前提下大幅增大体系防老剂用量，同时利用埃洛石对材料的增强作用，以期提高弹性体材料的综合性能。.（1）通过真空吸附的方法制备了埃洛石粘土纳米管负载防老剂。现埃洛石负载防老剂的公斤级批量制备，单次产量控制在3kg，并确定了负载率稳定的制备条件。此外，将负载后的埃洛石与橡胶进行混炼，制备了耐老化、抗“喷霜”的橡胶纳米复合材料。.（2）使用防老剂4010 NA对埃洛石粘土纳米管进行了负载，利用紫外分光光度计及模拟法研究了埃洛石负载防老剂在溶剂及橡胶基体中的释放过程，确定了埃洛石负载防老剂的负载机理和负载条件。.（3）提出利用埃洛石纳米管表面的羟基结构与防老剂中间体进行化学接枝实现防老功能化的思路，通过分析埃洛石纳米管接枝防老剂产物并应用于橡胶之中，其分散性能以及抗喷霜效果良好；研究了甲基丙烯酸缩水甘油醚接枝防老剂前驱体对氨基二苯胺制备一种新型防老剂的方案。.（4）研究了改性埃洛石纳米管负载防污剂的制备流程以及性能表征，利用酸溶液对埃洛石纳米管进行改性后利用真空吸附法将改性埃洛石纳米管用于负载海洋防污剂4,N-(2,4,6-三氯苯基)马来酰亚胺(TCPM)。将负载后的埃洛石纳米管和可降解聚酯聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混制备了PBAT-HNTs/ TCPM复合海洋防污材料。.本课题对埃洛石负载防老剂制备耐老化橡胶的研究，不仅对埃洛石负载防老剂的橡胶填料的开发与应用奠定理论基础，对埃洛石负载阻燃剂、抗菌剂、生物抑制剂等功能制剂的功能性填料的研究也具有一定的参考作用，研究成果为制备新型功能复合填料和高性能弹性体材料提出了新的思路。