[發(fā)明專利]一種充油充蒙脫土乳液共沉橡膠的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910013773.2
• 申請日: 2009-01-14
• 公開（公告）號: CN101475714A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋國君;李培耀;王俊霞;谷正;王寶金;李漢華;高利
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號: C08L21/00
• 分類號: C08L21/00;C08L9/06;C08L9/02;C08L7/00;C08K9/04;C08K3/34;C08K5/10;C08J3/205
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所
• 代理人: 于正河;隋臻瑋

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種充油充蒙脫土乳液共沉橡膠的制備方法，屬高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

橡膠是重要的戰(zhàn)略物資，因其特殊的高彈性，其應(yīng)用遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。但橡膠的最大的缺點是強度低，必須加入補強劑才具有實用價值。長期以來，人們一直采用炭黑和白碳黑作為補強劑，但炭黑除了污染嚴重外，其來源還依賴于石油能源物資，而且價格昂貴，而白炭黑補強效果不夠理想，且價格較貴。尋找一種污染小(或無污染)、價格便宜、易于加工的橡膠補強劑一直是人們致力于解決的重大課題。蒙脫土的推出為解決這一難題提供了良好的契機。這種新材料不但來源十分豐富，價格低廉，無污染，而且有望代替(或者部分代替)傳統(tǒng)的碳黑和白碳黑。權(quán)威專業(yè)人士稱，蒙脫土的推出，有可能使橡膠工業(yè)產(chǎn)生革命性變革。

橡膠/納米蒙脫土復(fù)合材料正在引起科技工作者的極大興趣，但目前理論研究較多，在實用技術(shù)方面還未見有工業(yè)化應(yīng)用的報道。這是因為，當前的研究大多數(shù)沿用塑料/納米蒙脫土的復(fù)合方法，即機械共混法。但是，由于橡膠本身粘度大、不適于高剪切條件下復(fù)合，所以難以得到理想的分散效果，而理想的均勻、納米級分散正是蒙脫土能夠充分發(fā)揮其補強效果的特征。同時，該方法僅適合于橡膠制品廠小批量生產(chǎn)，不適于橡膠廠的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。如何找到一種更有效的方法與橡膠復(fù)合一直是擺在人們面前的重要課題。

長期以來，人們一直未間斷對該課題的探索。中國專利“粘土/橡膠納米復(fù)合材料的制備方法”(申請?zhí)?8101496.8，公開號CN1238353A)公開了一種采用乳液共沉法，將未改性的粘土(蒙脫土)直接加入橡膠膠乳，進行凝聚，制備橡膠/蒙脫土共沉膠。中國專利“有機改性的粘土與丁苯橡膠納米復(fù)合材料的制備方法”(申請?zhí)?00510084326.8，公開號CN1900149A)采用乳液共沉法制備了丁苯橡膠/有機改性蒙脫土(或未改性蒙脫土)共沉膠。中國專利“硅烷偶聯(lián)劑改性的粘土與丁苯橡膠納米復(fù)合材料的制備方法”(申請?zhí)?00610114731.4，公開號CN1970607A)采用乳液共沉法制備了丁苯橡膠/硅烷偶聯(lián)劑改性蒙脫土共沉膠。上述方法都是直接將橡膠乳液與蒙脫土共沉，由于橡膠大分子鏈與蒙脫土浸潤性差，共沉?xí)r蒙脫土難以有效地被包覆于橡膠中，尤其是當蒙脫土填充量大時(超過5重量份)，有大量的蒙脫土殘留在共沉清液中，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

油作為橡膠的軟化劑，是橡膠制品中不可缺少的一個重要組分。油的加入不僅大幅度提高橡膠混煉的工藝性能，降低能耗，縮短混煉時間，而且可以有效地提高制品的耐寒性能，降低生熱，提高低溫撓屈性。如果在橡膠生產(chǎn)的乳液絮凝階段，同時加入油和蒙脫土一起共沉制備共沉膠，低分子的油可以有效地浸潤蒙脫土，更容易與橡膠分子鏈浸潤結(jié)合。這樣不僅省去了橡膠制備生產(chǎn)時的加油工序，而且可以很容易地使大量的蒙脫土以很小的尺寸均勻地分散于橡膠中，使蒙脫土起到有效的補強作用。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出一種充油充蒙脫土乳液共沉橡膠的制備方法。它是在橡膠乳液中加入有機改性蒙脫土或未改性蒙脫土懸浮液以及乳化油等混勻后，加入凝聚劑進行絮凝，凝聚物經(jīng)脫水、干燥等工序，形成充油充蒙脫土乳液共沉橡膠。本方法的優(yōu)越性在于：(1)補強效果好，共沉膠性能優(yōu)異。由于共沉過程中大量的低分子油首先將有機改性蒙脫土或未改性蒙脫土浸潤和插層，使得蒙脫土片層在橡膠基體中分散更加均勻，并使剝離型蒙脫土納米級片層的比例大幅度增加，起到了更有效的填充補強作用。(2)可填充量大，大幅度降低成本。由于大量的低分子油先將蒙脫土浸潤，共沉膠制備時可填充更多的蒙脫土仍能被包容并均勻分散在基體中，而不會出現(xiàn)凝聚液渾濁(部分蒙脫土未被包入膠中)的現(xiàn)象。(3)本方法可在不改變(或基本不改變)現(xiàn)有充油橡膠生產(chǎn)工藝的前提下進行共沉膠生產(chǎn)，工藝簡單，容易實現(xiàn)工業(yè)化。(4)本方法可根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)充油充蒙脫土的用量比例，更有利于銷售和用戶應(yīng)用。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種充油充蒙脫土乳液共沉橡膠的制備方法，其主要成分固含量為：(A)橡膠100重量份，(B)蒙脫土1—80重量份，(C)油1—80重量份，(D)偶聯(lián)劑0.1—5重量份，(E)防老劑0.1—5重量份。其它組分若干(若有必要)。

按照如下步驟操作：

第一步，原材料組份：組份(A)為橡膠乳液；組份(B)為有機改性蒙脫土或未改性蒙脫土懸浮液；組份(C)為乳化油；組份(D)為偶聯(lián)劑；組分(E)為防老劑；組份(F)為凝聚劑；組分(G)為無機鹽和絮凝劑水溶液；組分(H)為質(zhì)子酸；組分(I)為無機堿。