[發明專利]一種納米二氧化硅/炭黑高分散的環氧化天然橡膠母煉膠制備方法

無效

• 申請號: 201010622706.3
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102108144A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 彭政;黃田富;羅勇悅;汪月瓊;鐘杰平;李永振;廖雙泉
• 申請（專利權）人: 中國熱帶農業科學院農產品加工研究所
• 主分類號: C08L15/00
• 分類號: C08L15/00;C08K9/06;C08K3/36;C08K9/02;C08K3/04;C08C1/14
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 陳成海

【技術領域】

本發明涉及母煉膠的制備方法，特別涉及納米二氧化硅、炭黑高分散于環氧化天然橡膠母煉膠制備方法。

【背景技術】

環氧化天然橡膠(ENR)是天然橡膠(NR)經化學改性，在橡膠分子鏈的雙鍵上接上環氧基而制成，由于引入了環氧基團，使橡膠分子的極性增大，分子間的作用力加強，從而使ENR產生了許多獨特的性能，優異的氣密性、良好的耐油性、與其他材料間的良好粘合性，特別是制成輪胎胎面膠時，濕路面抓著力高且滾動阻力低的性能，兩項性能在輪胎胎面上完美地結合起來，因此，ENR在制備綠色輪胎有廣泛的應用前景。但是ENR力學性能較差，特別是耐磨性能差，必須要尋找合適的填料體系填充補強之，以達到制備輪胎之用。

炭黑是制備輪胎傳統的補強填料，但是，只用炭黑填充補強的輪胎已經不能達到當今低碳社會對綠色輪胎的要求。納米二氧化硅填充補強橡膠制備的輪胎可以提高濕滑路面的抓著力和降低胎面的滾動阻力符合制備綠色輪胎已是不爭的事實，但是其耐磨性還未達到炭黑填充補強輪胎的要求，因此，納米二氧化硅還不能完全取代炭黑填充橡膠制備輪胎，利用納米二氧化硅、炭黑的協同作用，填充橡膠達到補強且符合綠色輪胎目的。但是納米二氧化硅粒子表面作用能強，易團聚，形成聚集態結構；炭黑總是以聚集體的形態存在，表面潤濕性低，致使分散性能差。常用的補強劑納米二氧化硅、炭黑，干膠狀態加入，在混煉過程中橡膠“吃粉”困難，粉體飛揚，對環境產生污染，還嚴重危害操作人員的身體健康，而且補強劑在橡膠中分散不好，特別是納米補強劑在橡膠中易團聚，嚴重影響補強效果。

因此，迫切需要提供一種納米二氧化硅/炭黑高分散的環氧化天然橡膠母煉膠制備方法，以滿足制造綠色輪胎發展的要求。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種能使納米二氧化硅、炭黑高分散在環氧化天然橡膠母煉膠制備方法，制備高性能輪胎胎面膠提供母煉膠。

具體地說，本發明提供了先將用硅烷偶聯劑進行改性的納米二氧化硅、氧化劑液相氧化炭黑用去離子水超聲分散，然后加入環氧化天然膠乳中，攪拌，最后蒸汽凝固或凝固劑凝固，干燥，得到高分散納米二氧化硅、炭黑填充的環氧化天然橡膠母煉膠。

本發明所述的納米二氧化硅/炭黑高分散的環氧化天然橡膠母煉膠的制備方法，作為納米二氧化硅，選用沉淀法、氣相法納米二氧化硅；作為炭黑，可選N110、N220、N234、N326、N330、N339、N375、N539、N550、N660、N754，優選N330、N220、N375；作為硅烷偶聯劑，可選Si-69、KH550、KH560、KH570、A151、A189，優選Si-69、KH560、A151；作為氧化劑，可選硝酸、過硫酸銨、過氧化氫，優選過硫酸銨、過氧化氫；作為環氧化天然膠乳，可選自天然膠乳通過環氧化反應制備的環氧化程度為10～50％、總固體含量為20～25％的環氧化天然膠乳，優選環氧化程度為25％～50％、總固體含量為20～25％的環氧化天然膠乳；作為凝固劑，可選甲酸、乙酸、無水乙醇，優選無水乙醇。

因此，本發明所述的納米二氧化硅/炭黑高分散的環氧化天然橡膠母煉膠制備方法，包括如下步驟，其中的組分均為干重量份：

a、納米二氧化硅的改性：稱取1～30份的硅烷偶聯劑液體，加入1～100份的無水乙醇和去離子水，同時用0.01～0.2份三乙胺調節pH至8～9，待水解1～6h后加入到已稱取的1～20份納米二氧化硅中，攪拌反應24h后離心、洗滌、冷凍干燥，得到改性的納米二氧化硅，備用。

b、炭黑的改性：稱取1～20份的炭黑，加入1～100份的去離子水，超聲分散，同時加入1～30份的氧化劑，攪拌反應36h后離心、洗滌、冷凍干燥，得到氧化改性的炭黑，備用。

c、納米二氧化硅/炭黑高分散的環氧化天然橡膠母煉膠的制備：稱取0.5～30份(a)得到的改性納米二氧化硅、(b)得到的氧化改性炭黑，用1～100份的去離子水超聲分散，緩慢滴加機械攪拌的100份的環氧化天然膠乳中，體系再攪拌0.5～10h后，用0.01～10份的凝固劑凝固或蒸汽凝固，壓縐，造粒，最后用熱風或微波干燥得到納米二氧化硅/炭黑高分散的環氧化天然橡膠母煉膠。

【本發明的技術關鍵點】