[發明專利]活性硅酸鈣/橡膠復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310090597.9
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103131066A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 劉欽甫;張士龍;伍澤廣
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: C08L9/06
• 分類號: C08L9/06;C08L7/00;C08L23/16;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/34
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及一種橡膠復合材料及其生產方法，尤其涉及一種活性硅酸鈣/橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

在高聚物復合材料領域，無機填料占有很重要的地位。尤其是在橡膠行業，填料之于橡膠的意義是毋庸置疑的。橡膠工業上常用的填料是炭黑及白炭黑，到目前為止，尚未有哪種填料能超過它們的補強效果。但是這兩種補強劑在應用中仍存在一定的問題。例如，白炭黑填充的橡膠普遍存在混煉生熱大、硫化時間較長的現象。而生產原料來自石油的炭黑，在石油日益枯竭、油價飛漲的今天，尋找可替代或部分替代的補強劑已成為趨勢。另外，伴隨著橡膠工業的快速發展，人們對橡膠花色的要求愈加多樣化，傳統填料已經很難滿足需求。

中國專利ZL201110117710.9中，高鋁粉煤灰提取氧化鋁的脫硅產物——硅酸鈣微粉，具有高比表面積、高表面活性、微孔發育、質輕、色白等優點，具備填充及補強橡膠的巨大潛力。

發明內容

本發明的目的是提供一種拉伸性能、彈性、伸長率較高的活性硅酸鈣/橡膠復合材料及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的活性硅酸鈣/橡膠復合材料，包括橡膠基體，每100質量份橡膠基體中都有20～65質量份的活性硅酸鈣。

本發明的上述的活性硅酸鈣/橡膠復合材料的制備方法，每100份橡膠基體中加入20～65份的活性硅酸鈣進行混煉得到所述的活性硅酸鈣/橡膠復合材料。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的活性硅酸鈣/橡膠復合材料及其制備方法，由于在橡膠混煉過程中，每100份橡膠基體中加入20～65份的活性硅酸鈣，能提高橡膠的拉伸性能、彈性、伸長率。

具體實施方式

下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。

本發明的活性硅酸鈣/橡膠復合材料，其較佳的具體實施方式是：

包括橡膠基體，每100質量份橡膠基體中都有20～65質量份的活性硅酸鈣。

所述的活性硅酸鈣的粒徑為：D10為3.1μm、D50為14.4μm、D90為31.5μm。

所述的橡膠為丁苯橡膠、天然橡膠或三元乙丙橡膠。

本發明的上述的活性硅酸鈣/橡膠復合材料的制備方法，其較佳的具體實施方式是：

每100份橡膠基體中加入20～65份的活性硅酸鈣進行混煉得到所述的活性硅酸鈣/橡膠復合材料。

所述活性硅酸鈣單獨加入使用，或與炭黑和/或白炭黑混合后加入；

當與炭黑和/或白炭黑混合后加入時，所述活性硅酸鈣與炭黑和/或白炭黑的質量比例為1:0.3～3。

所述活性硅酸鈣在加入以前，采用有機改性劑對所述活性硅酸鈣進行表面粉磨改性處理，所述的有機改性劑選自下列一種或幾種：硅烷偶聯劑、有機羧酸及其鹽；

所述的硅烷偶聯劑選自下列的一種或幾種：乙烯基三甲基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲基硅烷、雙-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物；

所述的有機羧酸及其鹽選自下列一種或幾種：硬脂酸、硬脂酸鈉。

所述硅烷偶聯劑在硅酸鈣粉磨改性過程中加入或者在橡膠混煉過程中加入，所述有機羧酸及其鹽在硅酸鈣粉磨改性過程中加入；

所述的粉磨改性工藝選自以下的任意一種：打散改性、球磨改性；

在粉磨改性過程中加入的硅烷偶聯劑需配置成水解液。

所述硅烷偶聯劑配置成水解液的方法為：

所述硅烷偶聯劑與濃度為95%的乙醇配置成25%濃度的水解液，加入冰醋酸為水解催化劑，攪拌反應至溶液澄清透明。

在打散改性過程中，在高速攪拌機中將所述硅烷偶聯劑的水解液與所述活性硅酸鈣混合打散改性3min，然后置于鼓風干燥箱中，于110℃干燥至重量不再變化，所述硅烷偶聯劑用量是活性硅酸鈣重量的2～8%。

在球磨改性過程中，將所述硅烷偶聯劑的水解液與所述活性硅酸鈣在球磨機中混合球磨改性6h，然后將改性粉體置于鼓風干燥箱中，于110℃干燥至重量不再變化，所述硅烷偶聯劑用量是硅酸鈣重量的2～8%。

本發明是在傳統橡膠生產工藝中，不需要改變工藝設備，將一種活性硅酸鈣粉體與橡膠共混，然后添加各種配合劑，發揮其增容和補強的雙重功效，降低生產成本。

本發明所用硅酸鈣粉體的制備在中國專利ZL201110117710.9中有詳細介紹，此處不再贅述。

為提高硅酸鈣粉體在橡膠中的相容性和分散效果，需要對硅酸鈣粉體進行表面改性處理。