[發明專利]氧化鑭-二氧化硅復合微粒材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110110069.6
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102268153A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 董棟;趙麗麗;李秋榮;蔣小強
• 申請（專利權）人: 北京彤程創展科技有限公司
• 主分類號: C08L21/00
• 分類號: C08L21/00;C08K9/02;C08K3/36;C09C1/28;C09C3/06
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技術領域：

本發明涉及一種用于橡膠工業用白炭黑類補強材料，特別涉及一種氧化鑭-白炭黑復合微粒材料的制備方法。

背景技術：

在橡膠的組分中，除生橡膠以外，用量最大的就是補強材料。它不僅能夠改善橡膠制品的物理、力學性能，而且在一定程度上還能改善膠料的加工性能，并且能夠降低制品的成本。

補強劑的種類很多，用量最多的是炭黑和白炭黑，炭黑能給予輪胎很好的補強性能，白炭黑是炭黑的一種重要替代品，作為補強材料，用于生產綠色輪胎，能顯著增加胎側的撕裂強度和耐裂口增長性能，而對硫化時間無明顯影響。但由于炭黑和白炭黑的粒子尺寸小、表面能大、極易團聚，加之橡膠粘度高，粒子與橡膠親和力差，因此不易被混入和均勻分散。為了改善炭黑和白炭黑的自聚現象，可向其中加入分散劑，如碳納米管、二氧化鈦、稀土金屬化合物等，提高其在橡膠中的分散性。中國專利CN101134819A采用凝聚共沉的方法將稀土化合物或過渡金屬化合物摻雜炭黑填充到粉末橡膠中，改善了炭黑在橡膠中的分散性，提高了硫化膠的物理機械性能，此發明中只是將氧化鑭通過物理混合在膠料配方中，提高炭黑的分散性，但炭黑粒子的表面性質并沒有得到改善。

我國是稀土金屬資源大國，對稀土化合物在橡膠工業領域中的開發利用已成為廣泛研究的熱點。稀土元素原子結構中具有大量空軌道，電子能級極其豐富，化學性質活潑，添加到橡膠中表現出其獨特作用，稀土金屬化合物作為添加劑在橡膠中的應用已有很多報道。中國專利CN1219553A報道了稀土橡膠硫化促進劑可以促進橡膠硫化。任艷軍等人在世界橡膠工業第35卷第12期22～35頁撰文指出在橡膠中加入質量分數為10％的改性三氧化二釔，可改善橡膠應力松弛性能。美國專利US?20070173595A1提出了在液體硅橡膠配方中加入氧化鈰可以提高其硫化膠的拉伸強度，增強膠料的耐熱性能。

近些年來，不同尺寸與微觀結構的稀土金屬化合物微粒材料成為研究熱點，通過粒徑調控、比表面積調控及表面化學改性，可使其填充的橡膠復合材料具有或潛在具有優異的應用性能。共沉淀法是制備含有金屬元素復合微粒材料的重要方法。共沉淀法是向可溶性金屬陽離子的均相溶液中加入沉淀劑，經沉淀反應后，可得到各種成分的均一沉淀，由于其制備工藝簡單、易于操作，在國內外已有很多研究報導。中國專利CN101049997A中采用共沉淀法制備了摻雜二氧化硅的腐植酸鈣復合材料，此發明中是先制備出復合材料中的二氧化硅膠體，然后在已形成的膠體溶液中加入氯化鈣溶液共沉淀出摻雜二氧化硅的腐植酸鈣復合材料，通過兩步反應工藝得到復合材料，工藝過程較為復雜。中國專利CN101174485A中描述通過共沉淀的方法可得到高嶺土為基體的無機導電粉體材料，但需要在溶液中加入分散劑才可以得到高嶺土負載的銻摻雜氧化錫復合導電粉體。

本發明中采用共沉淀的方法制備氧化鑭-二氧化硅復合微粒材料，其中的氧化鑭既可以降低二氧化硅表面硅羥基氫鍵的相互作用，降低自發聚集的傾向，提高分散性；同時又可具有稀土金屬氧化物粒子的表面活性，從而可提高膠料的加工性能、力學性能和化學性能。稀土助劑無毒無害，能顯著提高橡膠的力學性能，而且用量少，價格低，能滿足橡膠力學性能的特殊要求。

發明內容：

本發明的目的是提供一種由氧化鑭和二氧化硅組成的復合微粒材料。在此復合微粒材料中，氧化鑭和二氧化硅均勻分散，粒子表面存在的氧化鑭既可以充分發揮稀土元素的活性作用，又可以有效地降低二氧化硅表面硅羥基的相互作用，減少其自聚現象的產生。

本發明的另一目的是提供一種采用共沉淀的方法制備該氧化鑭-二氧化硅復合微粒材料的方法。

本發明的特征之一在于，所述氧化鑭-二氧化硅復合微粒材料的通式為：(SiO₂)_x·(La₂0₃)_1-x，0.4≤x≤0.99。

本發明的特征之二在于，依次含有以下步驟：