[發(fā)明專利]一種白炭黑-極性橡膠雜化網(wǎng)絡(luò)增強橡膠材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310454660.2
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103524799A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫舉濤;趙樹高;張萍;傅振翼
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L9/06;C08L9/00;C08K13/06;C08K9/10;C08K3/36
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于白炭黑與橡膠的復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種白炭黑-極性橡膠雜化網(wǎng)絡(luò)增強橡膠材料的制備方法。

背景技術(shù)

目前，對輪胎性能的要求主要體現(xiàn)在以下三個方面：（Ⅰ）安全性—高抗?jié)窕院鸵撞倏v性；（Ⅱ）經(jīng)濟性—低滾動阻力和高的耐磨性；（Ⅲ）舒適性-低噪音和減震等。其中滾動阻力、抗?jié)窕院湍湍バ员环Q為輪胎的“三大行駛性能”，三項性能之間相互影響、制約。降低滾動阻力、改善抗?jié)窕浴⑻岣吣湍バ猿蔀榘l(fā)展高性能輪胎的主要方向。

隨著節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高，性能優(yōu)良、綠色環(huán)保的補強劑白炭黑倍受青睞，在橡膠工業(yè)中的市場將繼續(xù)擴大。然而，由于白炭黑偏酸性及其較強的吸附作用，如果橡膠配方中填充過多的白炭黑，會延遲硫化速度；另一方面白炭黑粒徑極小，比表面積較大，表面有一層均勻的硅氧烷和硅醇羥基，具有很強的親水性，容易相互凝聚成團，在有機相中難以濕潤和分散，使得摻用白炭黑的膠料粘度大幅度升高，膠料加工困難。如何對白炭黑進行表面改性，提高白炭黑在橡膠配方中的補強性能，成為擴大白炭黑應(yīng)用的關(guān)鍵。

目前在橡膠工業(yè)，白炭黑最常用的表面改性劑是硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸、氯硅烷類、醇類、硅氧烷類等小分子化合物。這些小分子化合物可以與白炭黑表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，提高白炭黑與基體橡膠的相互作用。但利用這些小分子作為改性劑，一般需要對白炭黑進行預(yù)處理，而且在處理和加工過程中釋放出小分子物質(zhì)，對環(huán)境和操作人員造成危害。

現(xiàn)有技術(shù)中，對于白炭黑的改性方法較多，專利200910050337.2采用硅烷偶聯(lián)劑先對白炭黑進行處理，然后再應(yīng)用于載重輪胎胎面膠中。專利200610036698.8以含有三個以上羥基、羰基、胺基、酰胺基、巰基中的一種或多種基團并能與無機填料發(fā)生氫鍵復(fù)合的小分子有機化合物為改性劑，對白炭黑表面進行改性，以提高白炭黑的補強作用。專利200910030085.7以硬脂酸為改性劑首先對白炭黑進行改性，使白炭黑表面變?yōu)樵魉裕岣吡税滋亢谠诜菢O性橡膠中的分散。專利200810056820.7先用硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理白炭黑，然后將白炭黑用丁苯膠液進行改性，以提高白炭黑與基體橡膠的相容性。

以上白炭黑的改性方法，在工藝上大都比較復(fù)雜，成本較高，而且應(yīng)用于胎面膠中難以同時提高輪胎的“三大行駛性能”。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種白炭黑-極性橡膠雜化網(wǎng)絡(luò)增強橡膠材料的制備方法，該方法基于氫鍵配位理論，通過加入能與白炭黑表面羥基形成氫鍵的極性橡膠，利用極性橡膠與白炭黑表面羥基的強的氫鍵相互作用對白炭黑表面進行改性，同時利用極性橡膠與基體橡膠間的共硫化，提高白炭黑與基體橡膠見的相互作用。

其技術(shù)方案如下：

一種白炭黑-極性橡膠雜化網(wǎng)絡(luò)增強橡膠材料的制備方法，包括以下步驟：

1）白炭黑預(yù)處理

將100份白炭黑與4-20份極性橡膠在密煉機中進行混煉，混煉溫度為70-150℃，處理時間為2-10min，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30-80rmp；

2）混和

在密煉機中將基體橡膠100份、分散劑、均勻劑、填充油加入到改性后的白炭黑中混合，最后加硫黃和促進劑，薄通6次打三角包后下片，得到混煉膠；

3）定型

將混煉膠130-180℃進行硫化,硫化時間為由硫化儀確定的工藝正硫化時間，即可得到硫化膠。

進一步優(yōu)選，所述極性橡膠包括氯丁橡膠、丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠，氯化聚乙烯橡膠或氯磺化聚乙烯橡膠。

進一步優(yōu)選，所述基體橡膠為天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠或異戊橡膠等二烯類橡膠。

進一步優(yōu)選，所述極性橡膠的用量為8份。

進一步優(yōu)選，所述混煉溫度為為90-100℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明無需對白炭黑提前進行預(yù)處理，只需將白炭黑、極性橡膠與基體橡膠進行常規(guī)混煉，利用極性橡膠與白炭黑的強相互作用，使極性橡膠原位遷移到白炭黑表面，在加工過程中對白炭黑進行包覆改性。該技術(shù)的應(yīng)用，可賦予橡膠膠料以下優(yōu)異的特性：

①可以顯著提高白炭黑膠料的硫化速度，而不降低其焦燒時間。

②提高白炭黑在基體中分散。

③降低白炭黑膠料的靜電積累，提高加工性能。

④提高白炭黑與基體橡膠的相互作用。

⑤制備工藝簡單，成本低。

⑥完全沒有環(huán)境污染。

⑦該技術(shù)應(yīng)用與胎面膠，可以顯著提高胎面膠的耐磨性能和抗?jié)窕裕瑫r降低滾動阻力。