[發明專利]一種棕櫚灰-天然橡膠復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310072789.7
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103102517A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 曾宗強;崔麗虹;余和平;劉宏超
• 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: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08K9/04;C08K3/36;C08K3/22;C08F253/00
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉廣生

技術領域

本發明涉及天然橡膠復合材料的制備方法，特別涉及一種棕櫚灰-天然橡膠復合材料的制備方法，屬于橡膠復合材料生產技術領域。

背景技術

天然橡膠是從巴西橡膠樹上采集的天然膠乳，經過凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。天然橡膠的主要成分為聚異戊二稀，含量在90%以上，因為結構中含有不飽和的碳碳雙鍵，這種雙鍵很活潑，容易發生加成和其它化學反應，所以光、熱、臭氧、輻射、屈燒變形和銅、猛等金屬都能促進橡膠的老化。耐老化差一直是天然橡膠的致命弱點，限制了它在一些特殊場合的應用。為了克服天然橡膠的這些局限性，對天然橡膠改性的研究工作就顯得格外重要。凡能提高天然橡膠的拉伸強度、定伸應力、抗撕裂、硬度、耐磨耗性能的配合劑都叫補強劑，如炭黑，白炭黑，滑石粉、碳酸鈣、淀粉、短纖維、納米SiO₂等等。其中炭黑，白炭黑、碳酸鈣、滑石粉等的體積價格遠遠低于天然橡膠，將它們能大量加入天然橡膠中作為補強型填充劑，既改善了橡膠了某些性能有降低了體積成本。

但是這些填充劑還存在一些缺點，應用具有局限性，如炭黑制品色調單調，只能生產黑色制品、污染嚴重、加工時間長、對石油存在依賴性、性能欠缺；白炭黑價格相對較高、需進行表面處理就提高了加工成本、導電性差、用作處理白炭黑的某些硅烷偶聯劑具有低毒性、密度小易產生飛揚，造成嚴重污染和危害人體健康。碳酸鈣的應用也具有局限性：（1）親水疏油性；（2）通常碳酸鈣的粒子較粗，比表面積小，表面活性低，缺乏補強效果。

針對以上現象，現今人們應著力發展價格低廉的新型綠色增強劑。從這個方面講，棕櫚灰（PA）從其化學組成看似乎是一個很有價值可選物，它主要是由大量的二氧化硅、氧化鉀、氧化鈣等成分組成，其中二氧化硅含量高達20%～50%，又是固體廢物通常用作燃料后的廢棄物。利用該固體廢物作為聚合物復合材料中的填料是非常重要的，因為，首先這種廢物非常豐富，價格低廉；其次，這些廢物如果丟棄會造成環境污染。正因為如此，近年來，研究人員逐步開展了PA在橡膠及塑料領域的應用研究，先后采用PA與丁苯橡膠（SBR）、環氧化天然橡膠（ENR）、三元乙丙橡膠（EPDM）和天然橡膠（NR）等制成了一系列復合材料。但其補強效果差強人意，其復合材料的拉伸強度也只是6~10MPa。其主要問題是前期研究人員主要通過機械混煉方式制備棕櫚灰/橡膠復合材料。由于PA本身具有較強的表面極性，采用機械混煉方式制備棕櫚灰/橡膠復合材料，必然導致PA在橡膠基體中分散不均勻，產生局部團聚現象，界面粘接效果差。因此，對PA進行表面改性，并采用新型工藝制備棕櫚灰/橡膠復合材料，改善PA在橡膠基體中的分散程度，無疑是提高PA對橡膠的補強效果的主要途徑。

本發明利用不飽和羧酸分子中的羧基能與金屬氧化物反應的特性在橡膠混合物中進行原位改性棕櫚灰填充天然橡膠制備棕櫚灰/天然橡膠復合材料，同時利用不飽和雙鍵又可以參與橡膠分子鏈的交聯反應，使棕櫚灰通過不飽和羧酸的橋聯作用連接到橡膠的交聯網絡上，改善棕櫚灰在天然橡膠中的分散效果，從而實現了棕櫚灰與天然橡膠之間的強結合作用，制備出高性能棕櫚灰-天然橡膠復合材料。?可以達到充分利用資源，提高經濟效益，保護環境的目的，對于促進橡膠工業多元化的發展和環保事業具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種棕櫚灰-天然橡膠復合材料的制備方法，使廢棄的材料可以充分有效利用，制備出高性能的棕櫚灰-天然橡膠復合材料。

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案是：

在去離子水中加入棕櫚灰和適量的偶聯劑及陰離子表面活性劑，攪拌超聲分散，制備棕櫚灰水分散體；同時采用適量的非離子表面活性劑對適量的對乳狀天然橡膠進行穩定，然后在不斷攪拌條件下將上述的棕櫚灰水分散體均勻地混合到乳狀天然橡膠中，同時在60℃水浴條件下滴加經氫氧化鉀調好pH值的不飽和羧酸中和溶液和引發交聯劑，得到膠乳狀態的棕櫚灰-天然橡膠復合材料；將該復合材料進一步通過凝固、壓片、洗滌、干燥等標準中國橡膠常規加工工藝，得到干膠狀態的棕櫚灰-天然橡膠復合材料。

以上實施方案所述的棕櫚灰、偶聯劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、以干膠計的乳狀天然橡膠、不飽和羧酸、引發交聯劑的份量以重量份計為：

棕櫚灰：5~30份；偶聯劑：1~3份；陰離子表面活性劑：0.2~0.4份；非離子表面活性劑：0.3~0.6份；以干膠計的乳狀天然橡膠：100份；不飽和羧酸：2~5份；引發交聯劑：1~3份。

因此，本發明所述的棕櫚灰-天然橡膠復合材料的制備方法，優選采用如下實施方式：