[發(fā)明專利]一種導(dǎo)電橡膠用石墨尾礦復(fù)合粉體填料及其制備和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104017258A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂國誠;廖立兵;海韻;劉夢;梅樂夫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號: C08L9/06
• 分類號: C08L9/06;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/04;C08K3/34;C08K3/36;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/06
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 路永斌;余光軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)電橡膠制備領(lǐng)域，涉及導(dǎo)電橡膠填料的改性，特別涉及用石墨尾礦作為導(dǎo)電橡膠填料的改性劑，及由該改性的填料制備的導(dǎo)電橡膠。

背景技術(shù)

我國石墨資源儲量和產(chǎn)量都居世界首位，然而，開采石墨后剩余的石墨尾礦通常采取堆積處理，而未能對其加以利用，不僅占用了大量的農(nóng)林用地，對大氣和水土造成嚴(yán)重污染，而且在多雨季節(jié)，大量的降水極易引起石墨尾礦的塌陷和滑坡，存在很大的安全隱患。因此，需要尋求一種對石墨尾礦無二次污染的再利用方法。

橡膠是日常生活離開的材料，如洗車輪胎、鞋底等，但由于橡膠的絕緣性，使得橡膠的應(yīng)用受到極大的限制，因此，導(dǎo)電橡膠成為開發(fā)的熱點(diǎn)之一。

現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)電橡膠的制備方法主要分為兩種，一種為對橡膠的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性，在分子層面上對橡膠的導(dǎo)電性進(jìn)行改變，但由于橡膠中分子形成有機(jī)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其傳導(dǎo)電子具有較大的阻礙，因此，對其分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性使橡膠具有導(dǎo)電性存在很大的困難，目前尚未通過此種方法制備出導(dǎo)電性能好的導(dǎo)電橡膠；另一種制備導(dǎo)電橡膠的方法為，在制備橡膠的過程中向其中加入導(dǎo)電填料，使橡膠中均勻分布有導(dǎo)電填料，通過導(dǎo)電填料來增加橡膠的導(dǎo)電性，目前現(xiàn)在技術(shù)中以導(dǎo)電炭黑為常規(guī)的導(dǎo)電填料。

然而，導(dǎo)電炭黑由于其粒徑較小，常會發(fā)生團(tuán)聚，不易在橡膠中均勻分散，通常還需要添加其它助劑來幫助其分散；同時，導(dǎo)電炭黑價格昂貴，導(dǎo)致導(dǎo)電橡膠的價格也居高不下。

因此，亟需開發(fā)一種價格低廉，且導(dǎo)電性能優(yōu)良的導(dǎo)電橡膠用填料。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在石墨尾礦中，隨著顆粒粒徑的逐級變小，其中石墨的富集越來越明顯，并以200目為分界點(diǎn)，在200目篩上的尾礦顆粒中，石墨含量小于原礦，而在200目篩下的尾礦顆粒中石墨含量遠(yuǎn)高于原礦，因此，本發(fā)明選擇在200目下對石墨進(jìn)行選礦富集，選礦產(chǎn)物中石墨含量高，將選礦產(chǎn)物與導(dǎo)電炭黑復(fù)配作為導(dǎo)電橡膠復(fù)合填料，可以改善導(dǎo)電炭黑在橡膠中的分散性，使導(dǎo)電填料在橡膠中分布更為均勻，從而使導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電性更加顯著，同時，石墨尾礦中摻雜的云母和石英也可以提高制得的導(dǎo)電橡膠的力學(xué)性能，因此，本發(fā)明將選礦產(chǎn)物添加到導(dǎo)電橡膠填料中，制得新型導(dǎo)電橡膠填料，用該新型導(dǎo)電橡膠填料制備性能相似的導(dǎo)電橡膠，可以減少約33％的導(dǎo)電炭黑用量，從而完成本發(fā)明。

本發(fā)明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本發(fā)明提供一種復(fù)合粉體，其由石墨尾礦經(jīng)過選礦得到，其特征在于，該粉體由包括以下重量份的成分制成：

優(yōu)選為，

更優(yōu)選為，

其中，

雜質(zhì)為石墨尾礦經(jīng)過選礦后得到的除石墨、石英和云母以外的所有組分，如微斜長石、斜長石、方解石、赤鐵礦、閃石和綠泥石等；

所述用于制備導(dǎo)電橡膠復(fù)合填料的復(fù)合粉體通過包括以下步驟的方法制得：

(1)將石墨尾礦通過重選法選礦，使其中的石墨重量:石英重量:云母重量:雜質(zhì)重量＝(65～100):(0.1～15):(0.1～10):(0.05～1)，得到粉體前體；

(2)將步驟(1)中得到的粉體前體粉碎，至粒徑為3～4μm，制得粉體粉末；

(3)向步驟(2)中制得的粉體粉末中依次加入水和硅烷偶聯(lián)劑，在60～95℃下，優(yōu)選為70～90℃，如80℃下攪拌，濾除溶劑后干燥，得復(fù)合粉體。

第二方面，本發(fā)明提供上述的用于制備導(dǎo)電橡膠復(fù)合填料的復(fù)合粉體，其特征在于，所述石墨尾礦為黑龍江省鶴崗市蘿北縣云山石墨尾礦。

第三方面，本發(fā)明提供上述的用于制備導(dǎo)電橡膠復(fù)合填料的復(fù)合粉體，其特征在于，

步驟(3)中粉體粉末與硅烷偶聯(lián)劑按重量比為粉體粉末:硅烷偶聯(lián)劑＝100:3～5，優(yōu)選為100:4；

所述硅烷偶聯(lián)劑選自：硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選型號為KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171的硅烷偶聯(lián)劑，更優(yōu)選型號為KH550，KH560，KH570的硅烷偶聯(lián)劑，更優(yōu)選型號為KH550的硅烷偶聯(lián)劑。

第四方面，本發(fā)明還提供一種制備導(dǎo)電橡膠復(fù)合填料的復(fù)合粉體的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將石墨尾礦選礦，使其中的石墨:石英:云母:雜質(zhì)＝(65～100):(0.1～15):(0.1～10):(0.05～1)，優(yōu)選(70～90):(5～12):(2～8):(0.1～0.8)更優(yōu)選85.5:11:3:0.5，得到粉體前體；

其中，所述石墨尾礦為黑龍江省鶴崗市蘿北縣云山石墨尾礦；