[發明專利]一種預處理白炭黑∕天然橡膠復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310536208.0
• 申請日: 2013-11-03
• 公開（公告）號: CN103627040A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 張立群;韓冬禮;吳友平;奚梅梅;王益慶;吳曉輝;劉力
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08K9/06;C08K3/36;C08C1/16
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域：

本發明提供了一種用于制備高性能高分散的白炭黑/天然橡膠納米復合材料的方法；本發明涉及天然橡膠復合材料的性能改進技術領域，具體涉及一種添加白炭黑的天然橡膠液體漿料的制備方法及其產品。?

背景技術：

白炭黑作為最佳白色增強劑，最初被廣泛用于白色和彩色橡膠制品中，在70年代的兩次石油危機期間，由于用石油制取的炭黑價格劇增，人們開始研究白炭黑是否能替代炭黑使用在輪胎中。近年來，隨著“綠色輪胎”的出現和推廣，白炭黑補強橡膠越來越引起人們的重視，白炭黑的用量有明顯的增長趨勢。其原因包括白炭黑填充的輪胎因低滾動阻力兼得抗濕滑性而獲得更好的燃油節省，延長了胎面壽命。但是與常用炭黑相比，白炭黑外表面存在的大量活性硅羥基使其親水性強，很難在有機相中濕潤和分散，同時白炭黑粒徑更小，其較大的比較面積和表面硅羥基的存在造成其極大的表面能，白炭黑粒子總傾向于凝聚，導致其在橡膠基體中分散性不好。因此，白炭黑分散不佳的問題在這一應用領域十分突出。?

用本發明制備方法制備出添加白炭黑的天然橡膠液體漿料，由此漿料制得的白炭黑改性天然橡膠中的白炭黑分散狀態良好。?

發明內容：

本發明的目的在于提供一種添加白炭黑的天然橡膠液體漿料的制備方法的同時解決實驗過程中天然膠乳易早期固化的問題。?

本發明所使用的白炭黑的主要成分為無定形的SiO₂，SiO₂表面上存在大量的-OH，暴露在空氣中會吸附空氣中的水，在SiO₂表面會形成一層水膜。這層水膜在橡膠與白炭黑混煉的過程中會阻礙白炭黑與橡膠的結合，橡膠分子鏈不能很好的包裹跟纏繞SiO₂顆粒的表面。本發明用機械共混的方法制備白炭黑改性橡膠復合材料，性能檢測表明白炭黑對于橡膠基體表現出一定補強?效應，但在開煉機的共混過程中白炭黑與膠料共混難且膠料的生熱大。研究發現，白炭黑在橡膠基體中團聚現象普遍存在，從復合材料增強的原理出發，要求用于補強的填充物應在基體中均勻分散。因此，解決白炭黑在橡膠基體中的分散問題，就成為白炭黑改性天然橡膠復合材料制備及其性能優化的關鍵。?

本發明所提出的添加白炭黑的天然橡膠液體漿料，其特征在于，白炭黑質量與天然膠乳干膠質量之比為1%～100%。?

制備上述添加白炭黑的天然橡膠液體漿料的方法，其特征在于，依次含有以下步驟：?

1）白炭黑懸浮液的制備：將白炭黑和水攪拌預混合，制備一定濃度的白炭黑/水懸浮液。?

2）在70～80℃水浴環境中，使用硅烷偶聯劑對白炭黑進行表面處理，處理時間為2～5h，使其表面有機化，當僅使用偶聯劑時，偶聯劑的用量為白炭黑質量的5%～7%。當偶聯劑使用量為白炭黑質量的8%～10%時，需要和表面活性劑配合共同使用；?

3）調節上述白炭黑-水懸浮液的pH值到7～8；?

4）將濃縮的天然膠乳稀釋，當偶聯劑用量大于白炭黑質量的7%時，需要在稀釋的膠乳中加入表面活性劑提高穩定性；?

5）將上述調節pH值后的白炭黑-水懸浮液與天然膠乳均勻混合，得到添加白炭黑的天然橡膠液體漿料；?

6）向上述的白炭黑水漿和天然膠乳的混合液中加入絮凝劑。?

所述第1）步配置的白炭黑水漿的濃度為5%～15%。所述第2）步水浴溫度是70～80℃，水浴處理時間為2～5h。所述第2）步對白炭黑進行表面處理的偶聯劑為KH550、KH570、KH590中的一種（最優偶聯劑為KH570）。所述第3）步調節白炭黑-水懸浮液的pH值是通過加入醋酸調節的；所述第4）步濃縮天然膠乳的固含量為60%，稀釋后的天然膠乳固含量為10%～30%。所述第2）、4）步提高天然膠乳穩定性的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十?二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉中的一種，用量均為白炭黑質量的1%～3%。所述第6）步所使用的絮凝劑為質量百分比濃度為2%CaCl₂、1%HCl、1%H₂SO₄中的一種。絮凝劑的用量為100g純膠的干膠質量對應使用400ml絮凝劑。所述第5）步其中白炭黑-水懸浮液與天然膠乳的質量比為7:5～7:20。?

實驗證明：本發明制備得到的添加白炭黑的天然橡膠液體漿料，白炭黑在其中均勻分散，可用其直接加工制備添加白炭黑改性的硫化天然橡膠等橡膠制品。?

具體實施方式：