[發明專利]高嶺土/白炭黑共混改性制備并用膠復合材料的方法

無效

• 申請號: 201210552112.9
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN102977428A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 管俊芳;陳陽;曾偉能;胡雪峰;高惠民;張凌燕;王志國
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學;北海高嶺科技有限公司
• 主分類號: C08L9/06
• 分類號: C08L9/06;C08L7/00;C08L9/00;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/36;C08K3/34;C08K3/22;C08K3/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及非金屬礦的深加工、應用和復合材料技術，具體涉及對高嶺土/白炭黑共混填料進行改性以及在并用膠復合材料中的應用。

背景技術

納米級的炭黑和白炭黑是橡膠工業傳統的補強填料，但炭黑的生產主要來源于石油，生產成本高，又存在環保問題。白炭黑不管是氣相法還是沉淀法的，生產成本都較高，采用來源廣泛、價格低廉的高嶺土部分取代炭黑和白炭黑作為補強填料，不僅能夠降低復合材料的生產成本，而且能夠起到補強的作用，因此，用改性的高嶺土部分替代炭黑和白炭黑，共同填充橡膠，具有較好的應用前景。

近年來，利用高嶺土替代炭黑和白炭黑補強橡膠材料的研究較多。例如：劉欽甫等發明了一種具有補強和阻隔雙重性能的高嶺土/橡膠納米復合材料(專利號：CN?101381488A)，該方法將納米高嶺土粉體與橡膠共混，其復合材料具有良好的物理機械性能和阻隔性；劉志強等發明了一種改性煅燒超細高嶺土填充料的方法(專利號：CN?03151290.9)，該方法將煅燒和改性工藝結合，制備的改性高嶺土填充PVC可應用于電線電纜；管俊芳等發明了一種軟質橡膠鞋底用高嶺土/丁苯橡膠復合材料的制備方法(專利號：CN?101875733A)，該方法對-45μm高嶺土分級和磨剝后，進行改性處理，填充至丁苯橡膠，其復合材料性能達到軟質橡膠鞋底的物理機械性能要求；陳永輝等發明了一種超細復合改性高嶺土粉體的制備方法（專利號：CN?101372558A），制備的改性粉體表面活性和分散性良好，可應用于輕型汽車輪胎胎面膠、水性建筑外墻涂料和PE大棚膜材料中；嚴春杰等發明了一種丁基膠塞用煅燒高嶺土的制備工藝（專利號：ZL?200710052951.3），采用煤系高嶺土，經水洗—磨細—打散—分級—插層—煅燒—打散—分級等工藝，制備的高嶺土填充后可用于丁基膠塞；程先忠等發明了一種用煤系高嶺土制備丁基橡膠瓶塞補強填料的方法（CN?1654549），煤系高嶺土經選礦、水洗、粗碎、煅燒增白、粉碎改性后粒度細、有害金屬離子低，可作為氯化丁基橡膠瓶塞的補強填料。

以上專利文獻所公布的方法的共同點在于單獨對高嶺土進行加工和改性研究，將其應用到橡膠材料中。這些方法大多以納米高嶺土作為研究對象或者要利用選別、破碎、磨細、煅燒等工藝將高嶺土加工到較細的粒度進行改性處理才能取得較好的補強效果，而大多廉價的高嶺土僅為微米級，單獨改性這些高嶺土制得的橡膠復合材料性能不佳，應用領域有限，只能作為某些功能性材料，盡管選別、破碎、磨細、煅燒等手段可顯著的提高微米級高嶺土的補強效果，但工藝復雜，成本較高。所以，在某些對復合材料的綜合力學性能要求較高的領域，炭黑和白炭黑等傳統補強填料的作用依然無法完全替代。

施利毅等公布了一種偶聯劑改性白炭黑增強載重輪胎胎面膠性能的方法（CN?101555363A），該方法將納米白炭黑干燥和偶聯劑改性處理后添加到生膠中進行混煉。制備的載重輪胎胎面膠的拉伸強度、撕裂強度、硬度等大幅度提高；朱建忠等發明了一種利用改性白炭黑制備耐用橡膠的方法（CN?102229713A），該方法用偶聯劑Si69對白炭黑進行改性處理，然后將其填充到煙片膠、順丁橡膠組成的并用膠中。該方法提高了硫化膠的物理機械性能，改善了產品的動態性能，提高了屈撓次數、耐疲勞性和使用壽命；康旭等發明了一種硅烷改性的白炭黑-炭黑復合填料的制備方法（CN?101798473A），該方法將沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑混和后加入多硫硅烷，反應徹底后加入炭黑高速混合，冷卻即得改性好的復合填料。該方法改善了氣相法白炭黑在橡膠中的分散性，應用于輪胎胎面膠可明顯降低輪胎滾動阻力，節省能耗。

以上有關白炭黑的專利技術主要應用于汽車輪胎的胎面膠，這對填料的補強效果和復合材料的綜合力學性能要求較高。作為輪胎產品，必須控制胎面磨耗，同時減小滾動阻力、具備良好的抗濕滑性能。相對于高嶺土填料，白炭黑的加入能夠減小滾動阻力，使復合材料具備良好的耐磨性能和撕裂性能，節省油耗，延長使用壽命。然而，納米級的白炭黑表面極性很高，填充時混入困難，且填充份數有限，同時白炭黑表面吸附大量藥劑，延遲硫化，這些都在一定程度上增大了加工成本。

此外，單一膠種制備的復合材料往往難以獲得優良的綜合性能，天然橡膠機械強度好易裂解和老化，丁苯橡膠硫化平坦性好加工性能較差，順丁橡膠耐磨耐寒抗濕滑性差。應用于汽車輪胎胎面膠時，往往難以控制胎面磨耗，同時減小滾動阻力和具備良好的抗濕滑性能。

發明內容