本發明屬于橡膠填料改性，尤其涉及一種補強填料的制備方法及使用該補強填料的橡膠復合材料。
背景技術：
1、橡膠材料因其優異的彈性、耐疲勞性、緩沖減震性及加工成型性能，被廣泛應用于輪胎、密封件、減震制品、輸送帶及各類工程橡膠制品中。為提高橡膠制品的力學性能、耐磨性能及使用壽命，通常需要在橡膠基體中引入補強填料。白炭黑作為一種重要的無機補強填料，具有粒徑小、比表面積大等優點，尤其在綠色輪胎中得到了廣泛應用，因此已成為橡膠工業中最常用的補強填料之一。
2、然而，白炭黑在實際應用中仍存在較為明顯的缺陷，由于其表面含有大量硅羥基，表現出較強的極性和親水性，容易發生團聚，導致其在疏水性橡膠基體中的分散性較差。同時，白炭黑與橡膠分子鏈之間的界面相容性有限，往往需要借助硅烷偶聯劑等表面處理方法改善界面結合性能。雖然偶聯劑能夠在一定程度上提高白炭黑的分散性和補強效果，但其改性過程通常伴隨揮發性有機物釋放，存在一定的環境負擔和安全隱患。
3、粉煤灰是燃煤電廠排放的大宗工業固體廢棄物，主要由二氧化硅、氧化鋁及少量金屬氧化物組成，具有來源豐富、價格低廉等特點。將粉煤灰用于替代部分白炭黑制備橡膠復合材料，不僅有助于降低填料成本，而且能夠實現工業固廢的高值化利用，具有顯著的經濟和環境效益。相比于白炭黑，粉煤灰顆粒尺寸較大、表面結構較穩定，能夠在一定程度上降低高比表面積填料所帶來的加工黏度問題。然而，原始粉煤灰同樣存在與疏水性橡膠基體界面結合弱、補強效率有限等問題，這些因素制約了其在高性能橡膠材料中的進一步應用。
4、近年來，為提升無機填料與橡膠基體之間的相容性，常采用硅烷偶聯劑改性、聚合物接枝及表面酯化等方法。例如，硅烷偶聯劑可通過化學鍵合作用改善白炭黑、黏土等填料與橡膠分子鏈之間的界面結合；聚合物接枝則可在填料表面構筑有機相層，增強其在橡膠中的分散性和界面黏附能力。但這些方法通常存在工藝復雜、成本較高或環境負擔較大的問題。
5、因此，在橡膠填料改性技術領域中，對于補強填料的制備方法及復合橡膠仍存在研究和改進的需求，這也是目前橡膠填料改性技術領域中的一個研究熱點和重點，更是本發明得以完成的出發點。
技術實現思路
1、為此，本發明所要解決的技術問題是：提供一種補強填料的制備方法，以解決橡膠復合工藝復雜、成本較高或環境負擔較大的技術問題。
2、為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種補強填料的制備方法，包括以下步驟：s1.聚丙烯酰胺（pam）溶液的制備，配制pam/去離子水/無水乙醇溶液，其中，去離子水/無水乙醇按照（4-5）:1的體積比混合，得到pam溶液；s2.改性粉煤灰，將粉煤灰加入到pam溶液中，超聲20分鐘分散后置于40-50℃下攪拌反應4-6小時，用去離子水反復離心洗滌得到改性粉煤灰顆粒；s3.?制備蔗糖包覆粉煤灰復合材料，將改性粉煤灰顆粒分散于質量濃度為3%-9%的蔗糖水溶液中，于40-50℃下攪拌反應3-4小時，反應完成后經離心、洗滌并烘干，得到蔗糖包覆的中間體；s4.?制備蔗糖衍生碳包覆粉煤灰核殼粒子，將蔗糖包覆的中間體在惰性氣氛保護下，以3-5℃/min的升溫速率升溫至650-850℃，并在此溫度下保溫1-2小時，冷卻后經研磨，即得到補強填料。
3、作為一種改進，步驟s1中，制備的pam/去離子水/無水乙醇溶液中pam的質量濃度為0.2-0.5%。
4、作為進一步的改進，步驟s2中，粉煤灰的濃度為5-15%。
5、為解決上述技術問題，本發明還公開了另一種技術方案：一種橡膠復合材料，包括上述技術方案中補強填料的制備方法制備的補強填料。
6、作為進一步的改進，包括100質量份的橡膠基體，10-40質量份的補強填料。
7、作為進一步的改進，所述橡膠基體為天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠或異戊二烯橡膠中的至少一種。
8、作為進一步的改進，還包含白炭黑、分散劑、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、硫化劑和促進劑中的一種或多種。
9、作為進一步的改進，包括100質量份的天然橡膠，20質量份的補強填料，20質量份的白炭黑，3質量份的分散劑rf-79，5質量份的氧化鋅，2質量份的硬脂酸，2質量份的防老劑4020，1.8質量份的硫磺和2質量份的1.5質量份的促進劑cz。
10、采用了上述技術方案后，本發明的有益效果是：
11、本發明利用聚丙烯酰胺對粉煤灰表面進行預改性，在其表面引入能夠與蔗糖分子形成氫鍵作用的活性位點，從而提高蔗糖在粉煤灰表面的吸附與固定能力，隨后，經干燥和惰性氣氛下高溫碳化處理，蔗糖在粉煤灰表面原位轉化為連續的蔗糖衍生碳層，形成穩定的核殼結構粒子，該碳層一方面可顯著降低粉煤灰表面的親水性，改善其與疏水性橡膠基體之間的界面相容性；另一方面可作為界面過渡層增強應力傳遞效率，抑制填料團聚，提高填料分散性，從而實現對橡膠復合材料力學性能、耐磨性能及使用壽命的協同提升。
1.一種補強填料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：s1.聚丙烯酰胺（pam）溶液的制備，配制pam/去離子水/無水乙醇溶液，其中，去離子水/無水乙醇按照（4-5）:1的體積比混合，得到pam溶液；s2.改性粉煤灰，將粉煤灰加入到pam溶液中，超聲20分鐘分散后置于40-50℃下攪拌反應4-6小時，用去離子水反復離心洗滌得到改性粉煤灰顆粒；s3.?制備蔗糖包覆粉煤灰復合材料，將改性粉煤灰顆粒分散于質量濃度為3%-9%的蔗糖水溶液中，于40-50℃下攪拌反應3-4小時，反應完成后經離心、洗滌并烘干，得到蔗糖包覆的中間體；s4.制備蔗糖衍生碳包覆粉煤灰核殼粒子，將蔗糖包覆的中間體在惰性氣氛保護下，以3-5℃/min的升溫速率升溫至650-850℃，并在此溫度下保溫1-2小時，冷卻后經研磨，即得到補強填料。
2.根據權利要求1所述的補強填料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，制備的pam/去離子水/無水乙醇溶液中pam的質量濃度為0.2-0.5%。
3.根據權利要求1所述的補強填料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，粉煤灰的濃度為5-15%。
4.一種橡膠復合材料，其特征在于，包括根據權利要求1或2或3所述的補強填料的制備方法制備的補強填料。
5.根據權利要求4所述的橡膠復合材料，其特征在于，包括100質量份的橡膠基體，10-40質量份的補強填料。
6.根據權利要求5所述的橡膠復合材料，其特征在于，所述橡膠基體為天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠或異戊二烯橡膠中的至少一種。
7.根據權利要求6所述的橡膠復合材料，其特征在于，還包含白炭黑、分散劑、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、硫化劑和促進劑中的一種或多種。
8.根據權利要求7所述的橡膠復合材料，其特征在于，包括100質量份的天然橡膠，20質量份的補強填料，20質量份的白炭黑，3質量份的分散劑rf-79，5質量份的氧化鋅，2質量份的硬脂酸，2質量份的防老劑4020，1.8質量份的硫磺和2質量份的1.5質量份的促進劑cz。