[發明專利]一種伊蒙混層粘土/天然橡膠復合橡膠的制備方法

有效

• 申請號: 201310486468.1
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103589005A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 黃巖;向龍華
• 申請（專利權）人: 中科納達控股有限公司
• 主分類號: C08L7/02
• 分類號: C08L7/02;C08K13/06;C08K9/02;C08K7/00;C08K3/34
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;付雷杰

技術領域

本發明涉及一種伊蒙混層粘土/天然橡膠復合橡膠的制備方法，屬于復合橡膠的性能改進技術領域。

背景技術

近年來，橡膠/無機納米顆粒復合材料的制備及應用已經成為世界研究的熱點之一。隨著汽車等行業的高速發展，對輪胎高性能的要求也逐年提高，這就要求輪胎具有良好的性能。炭黑通常用作輪胎用橡膠的補強劑，隨著石油資源的日益減少，補強效果接近炭黑的白炭黑取代完全依賴石油的炭黑已成為填料的發展趨勢。但是白炭黑一般是通過氣相法或沉淀法合成，工藝較為復雜，而且耗費大量的能源及成本。伊蒙混層粘土作為一種資源豐富的天然礦物，價格低廉，具有良好的物理及力學性能以及較高的耐化學性能等，而且它還具有天然納米結構，當它均勻分散在橡膠基體中，可以發揮其納米效應；相對于白炭黑，伊蒙混層粘土具有典型的片層結構，可以賦予材料極好的補強性、抗撕裂以及抗磨性等。

目前，國內外生產的天然橡膠復合材料都是在天然橡膠膠乳中加入補強劑，經過干法混煉而成。但是混煉過程中橡膠吃粉困難，粉體飛揚，既消耗能源又污染了環境；此外干法混煉工藝具有局限性，無機填料在橡膠基體中分散不均，局部產生嚴重團聚現象，達不到理想的補強效果，同時還會降低天然橡膠本來所具有的特性。

發明內容

針對目前的橡膠制備方法不完善的缺陷，本發明的目的在于提供一種伊蒙混層粘土/天然橡膠復合橡膠的制備方法，所述方法流程簡單，降低了生產成本，減少了粉塵的排放，且采用所述方法制備的伊蒙混層粘土/天然橡膠復合橡膠具有較強的力學性能。

本發明的目的由以下技術方案實現：

一種伊蒙混層粘土/天然橡膠復合橡膠的制備方法，所述方法步驟如下：

（1）料漿制備：將天然伊蒙混層粘土破碎成小于3mm的顆粒狀物料，然后將破碎后的物料浸泡在水中8～12h，再加入六偏磷酸鈉作為分散劑，并用砂磨分散機攪拌2～4h，最后過375目篩后，得到篩下料漿；其中料漿的固含量為30～45%，六偏磷酸鈉的加入量為料漿固含量的0.5～1.0wt%；

（2）化學漂白：步驟（1）得到的料漿在700～1000rpm、65℃的條件下進行漂白，具體為：先采用HCl溶液調節料漿的pH值為4～5，然后加入保險粉，反應45～60min再加入草酸，反應45～60min；之后再對料漿進行分離得到黃色固體，將所得黃色固體水洗至白色，然后加水使料漿固含量為45wt%，即可得到漂白后的料漿；其中，保險粉的加入量為料漿中固含量的1wt%，草酸的加入量為料漿中固含量的1.5～3.5wt%；

（3）超細研磨：采用高能量密度攪拌磨研磨漂白后的料漿2～6h，其中，泵的給料速度為1L/min，研磨介質為直徑0.5～0.8mm的ZrO₂陶瓷微珠，研磨介質填充率為85%，磨機轉速為1000～1400rpm，研磨后得到伊蒙混層粘土納米料漿；

（4）將天然膠乳和水混合，采用高速剪切乳化機打散1～2h，得到天然膠乳懸濁液，其中天然膠乳懸濁液中天然膠乳質量含量為40%～70%；

（5）將伊蒙混層粘土納米料漿與天然膠乳懸濁液倒入超聲波混合機中混合均勻，得到伊蒙混層粘土/天然橡膠懸濁液；其中，伊蒙混層粘土納米料漿的量為100質量份，天然膠乳懸濁液的量為100～160質量份；超聲波頻率為20KHz，攪拌速度為3000～5000rpm，溫度控制為60～80℃，混合時間為5～8h；

（6）向伊蒙混層粘土/天然橡膠懸濁液中加入0.1mol/L的氯化氫溶液，進行絮凝1～6h，絮凝后得到乳膠；然后將絮凝后的乳膠進行脫水1～4h后造粒得到伊蒙混層粘土/天然橡膠復合膠粒；其中氯化氫溶液的用量為伊蒙混層粘土/天然橡膠懸濁液中天然膠乳質量的0.3～1.5%；

（7）將步驟（6）得到的膠粒干燥，干燥溫度為80～120℃，即得到本發明所述的伊蒙混層粘土/天然橡膠復合橡膠。

優選地，所述步驟（1）中料漿的固含量為35%；

優選地，所述步驟（3）中研磨時間為4h；

優選地，所述步驟（3）中得到的伊蒙混層粘土納米料漿顆粒尺寸小于100nm的顆粒占顆粒總數的50%～70%；

優選地，所述步驟（4）中得到的天然膠乳懸濁液中天然膠乳的含量為65%；

優選地，所述步驟（5）中超聲波混合機的攪拌速度為5000rpm，溫度控制為80℃，混合時間為8h；

優選地，所述步驟（5）中天然膠乳懸濁液的量為140質量份；

優選地，所述步驟（6）中氯化氫溶液的質量為伊蒙混層粘土/天然橡膠懸濁液中天然膠乳質量的1.5%；