[發明專利]一種含改性白炭黑的橡膠組合物的制備方法

有效

• 申請號: 201310585413.6
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN104650420B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 燕鵬華;梁滔;李樹毅;王永峰;龔光碧;胡育林;趙志超;邵衛;翟云芳;李晶;鐘啟林;李波;吳宇;張華強;叢日新;張元壽
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C08L9/06
• 分類號: C08L9/06;C08L9/00;C08L23/22;C08L23/16;C08L7/00;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/36;C08K3/04;C09C1/28;C09C3/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 吳貴明,張永明

技術領域

本發明涉及一種橡膠組合物的制備方法，具體涉及一種含改性白炭黑的橡膠組合物的制備方法。

背景技術

炭黑是一種重要的橡膠增強劑和填充劑，耗用量約占橡膠耗量的40-50%。在橡膠中填充炭黑，可以減少橡膠的用量，提高橡膠的機械性能，而且在很大程度上增加橡膠制品的耐磨性和壽命。炭黑對橡膠的增強作用取決于炭黑的性質，如粒徑大小聚集體形態以及粒子的表面化學性質等。

白炭黑又稱二氧化硅（SiO₂），是一種高比表面積、高結構、高活性的補強填充改性材料，因其具有特殊的表面積結構和顆粒形態以及獨特的物理化學特性，應用領域十分廣泛。白炭黑分為氣相法白炭黑和沉淀法白炭黑。氣相法白炭黑是球鏈狀結構，外比表面積高，表面羥基濃度低；沉淀法白炭黑是低結構的球形構造，表面羥基濃度高，孔隙率高，內外比表面積均較大。白炭黑是用量僅次于炭黑的填充劑，其加工性能較炭黑差。白炭黑表面存在大量的硅醇羥基容易團聚，和橡膠之間的相容性很差，所以和橡膠基體之間的作用力較弱。隨著歐盟REACH法規和輪胎標簽法案的相繼實施，合成橡膠環保化迫在眉睫，再加上淺色制品的需求，白炭黑的應用研究引起了人們的重視。

多巴胺模擬海洋生物貽貝足絲蛋白中二羥基苯丙氨酸（DOPA）的結構，含有鄰苯二酚和氨基官能團，研究人員證實含有兒茶酚結構的多巴胺具有和DOPA類似的性質（Science2007,318,426-430），在各種基底上組裝成聚多巴胺薄膜。

專利CN1168392A提供了一種利用納米氧化鋁填充二烯烴橡膠組合物并應用在輪胎制造中的方法。專利CN101348583A、CN102020794A和CN1896130A，分別報道了納米累托石、納米碳酸鈣、重晶石增強膠橡性能的方法。專利CN101798473A采用多硫硅烷偶聯劑改性白炭黑，繼而制備白炭黑/炭黑復合填料，但是加大硅烷偶聯劑用量會引起硫化動力學降低，需補加硫化劑和硫化促進劑。李文姬等人通過噴霧干燥工藝制備了黏土/白炭黑復合填料，用其等質量替代部分白炭黑，以共同增強溶聚丁苯橡膠/順丁橡膠復合材料。該報道對今后黏土在胎面膠中的應用有重要的參考價值，但是目前輪胎行業主要采用白炭黑/炭黑復合填料增強橡膠（合成橡膠工業2010,33,298-303）。

目前應用最多的填充劑是炭黑，但隨著環保要求的提高，白炭黑將逐步取代炭黑成為用量最大的填充劑。

現有技術中的白炭黑如果不進行改性，白炭黑會出現團聚、和炭黑不能充分混合，填料和橡膠基體的結合力差，硅烷偶聯劑用量加大又會導致延遲硫化。本發明針對現有技術的缺點，提供一種反應步驟少，操作簡單的含改性白炭黑的橡膠組合物的制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種反應步驟少，操作簡單的含改性白炭黑的橡膠組合物的制備方法：即先采用高分散的聚多巴胺改性白炭黑，然后再和橡膠進行混煉，其目的在于有效解決白炭黑的團聚問題、白炭黑與炭黑混合后分散不均的問題，復合填料與橡膠基體結合力差的問題。

本發明所述的一種含改性白炭黑的橡膠組合物的制備方法，采用多巴胺改性白炭黑和橡膠進行混煉，從而制備較好性能的橡膠產品。

具體步驟為：

（1）白炭黑的改性：稱取弱堿性緩沖劑，加入少量去離子水攪拌使其完全溶解，然后加入無機酸或無機堿調節溶液的pH為7.5～10.5，優選8.5～9.5，緩沖溶液中緩沖劑的濃度為3～15mmol/L，優選5～10mmol/L，將干燥的白炭黑和多巴胺加入配置的緩沖溶液中，室溫下反應0.5～4小時后過濾、洗滌和干燥，得到的聚多巴胺改性白炭黑；白炭黑和多巴胺的質量比為1:0.05～1，優選1:0.1～0.4；白炭黑和緩沖溶液的質量比為1:50～500，優選1:100～300；

（2）橡膠組合物的制備：加入包含聚多巴胺改性白炭黑的填料、橡膠生膠和助劑進行混煉、硫化，制備橡膠組合物，包含聚多巴胺改性白炭黑的填料加入量為橡膠生膠質量的10～80％，優選20～60％。

本發明所述的含改性白炭黑的橡膠組合物的制備方法，包含聚多巴胺改性白炭黑的填料是指填料中包含聚多巴胺改性白炭黑，填料可以全部為聚多巴胺改性白炭黑；也可以為聚多巴胺改性白炭黑和炭黑的混合物，聚多巴胺改性白炭黑和炭黑質量比為5～15:1，優選8～12:1。