[發明專利]白炭黑/天然橡膠母煉膠、制備方法及白炭黑/天然橡膠復合材料

在審

• 申請號: 201510919273.0
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN105348585A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 廖祿生;王兵兵;鐘杰平;張福全;汪月瓊;李一民;胡彥師;許逵;彭政
• 申請（專利權）人: 中國熱帶農業科學院農產品加工研究所;中國熱帶農業科學院橡膠研究所
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08K3/36;C08L91/00;C08K13/02;C08C1/15
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技術領域

本發明涉及橡膠補強技術領域，特別涉及一種白炭黑/天然橡膠母煉膠、制備方法及一種白炭黑/天然橡膠復合材料。

背景技術

白炭黑是一種不依賴石油資源的無機補強填料，自“綠色輪胎”出現后，它正逐漸替代炭黑應用于輪胎工業。白炭黑能顯著降低輪胎胎面膠的滾動阻力和提高濕地牽引力，從而提高車輛的燃油經濟性和行車安全性。白炭黑補強橡膠的最大問題在于白炭黑易聚集、難分散。目前，輪胎所用的丁苯橡膠-順丁橡膠材料中主要采用硅烷偶聯劑提高白炭黑的分散性和填料-橡膠相互作用。但是，將白炭黑應用于填充天然橡膠時，采用傳統的干法混煉很難將30份以上的白炭黑添加和分散到橡膠中去，導致填充份數受限。然而，只有添加大量白炭黑才能達到“綠色輪胎”的標準。

現有技術中，濕法混煉通常在膠乳中完成填料與橡膠基體的混合，實現了大量添加白炭黑的目的，并且能夠顯著提高膠料的物理機械性能。然而，在白炭黑與天然橡膠濕法混煉時，天然膠乳中含有大量的非膠組分，在白炭黑上的吸附將干擾偶聯劑的反應，降低偶聯劑的效率，進而降低填料-橡膠相互作用，導致膠料的定伸應力低、耐磨性能差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種白炭黑/天然橡膠母煉膠、制備方法及一種白炭黑/天然橡膠復合材料。本發明提供的白炭黑/天然橡膠母煉膠中蛋白含量低，提高了白炭黑/橡膠復合材料的力學性能。

本發明提供了一種白炭黑/天然橡膠母煉膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)提供白炭黑分散液；

(2)將所述步驟(1)得到的白炭黑分散液與天然膠乳混合，得到共混乳液；

(3)將所述步驟(2)得到的共混乳液與凝固劑混合，得到共沉凝膠；

(4)將所述步驟(3)得到的共沉凝膠與蛋白酶進行消化反應，得到白炭黑/天然橡膠母煉膠。

優選的，步驟(1)所述白炭黑分散液中的白炭黑原生粒徑為1～200nm。

優選的，步驟(1)所述白炭黑分散液中的白炭黑比表面積為100～1000m²/g。

優選的，步驟(2)所述白炭黑分散液中的白炭黑質量與所述天然膠乳中的干膠質量比為1：(1～100)。

優選的，步驟(3)所述凝固劑的質量與步驟(2)所述天然膠乳中的干膠質量比為1：(5～500)。

優選的，步驟(4)所述蛋白酶的酶活力≥20萬U/g。

優選的，步驟(4)所述蛋白酶與所述共沉凝膠的質量比為1∶(100～10000)。

優選的，步驟(4)所述消化反應的溫度為10～80℃，消化反應的時間為0.5～48h。

本發明提供了一種采用上述制備方法得到的白炭黑/天然橡膠母煉膠，由包括以下組分的原料制備得到：

0.1wt％～10wt％白炭黑；

10wt％～85wt％天然膠乳；

0.01wt％～1wt％凝固劑；

0.001wt％～0.1wt％蛋白酶；

10wt％～85wt％水。

本發明提供了一種包括上述白炭黑/天然橡膠母煉膠的白炭黑/天然橡膠復合材料。

本發明提供了一種白炭黑/天然橡膠母煉膠的制備方法，提供白炭黑分散液，將白炭黑分散液與天然膠乳混合，得到共混乳液，然后將共混乳液與凝固劑混合，將得到的共沉凝膠與蛋白酶進行消化反應，得到白炭黑/天然橡膠母煉膠。以氮含量表示蛋白質含量，本發明提供的白炭黑/天然橡膠母煉膠中氮含量為0.110～0.210％，說明本發明提供的白炭黑/天然橡膠母煉膠的制備方法，能夠顯著降低白炭黑/天然橡膠母煉膠中蛋白質的含量。

白炭黑/天然橡膠母煉膠中較低的蛋白質含量有利于提高橡膠配方中偶聯劑的效率，改善填料-橡膠相互作用，提高白炭黑/天然橡膠復合材料的力學性能。實施例的結果表明，本發明提供的白炭黑/天然橡膠復合材料的300％定伸應力可達13.82MPa，拉伸強度可達32.53MPa，撕裂強度可達122.89kN/m，磨耗量為0.289cm³/1.61km；同時，本發明提供的白炭黑/天然橡膠復合材料的溫升值為19.7℃，0℃時的損耗因子tanδ為0.134～0.147，60℃時的損耗因子tanδ為0.073～0.085，說明本發明提供的白炭黑/天然橡膠復合材料具有較好的動態性能。

具體實施方式

本發明提供了一種白炭黑/天然橡膠母煉膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)提供白炭黑分散液；