[發明專利]一種具有高效阻燃性能的赤泥-硅藻土復合橡膠填料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810358657.3
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108484977A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 唐剛;王濤;周子健;杜曉燕;張浩;劉秀玉;胡新成;黃新杰
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C08K9/06
• 分類號: C08K9/06;C08K9/04;C08K7/26;C08K3/36;C08K3/22;C08L9/06;C08L7/00;C08K13/06
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

本發明公開了一種具有高效阻燃性能的赤泥?硅藻土復合橡膠填料及其制備方法，屬于固廢資源循環利用領域。該填料包括水、硅烷偶聯劑、硬酯酸、赤泥和硅藻土。具體制備方法是：首先將硅烷偶聯劑、硬酯酸與水進行混合、分散，得到硅烷偶聯劑?硬酯酸復合溶液；然后將赤泥與硅藻土進行混合，對其進行攪拌，得到赤泥?硅藻土混合物；最后將赤泥?硅藻土混合物與硅烷偶聯劑?硬酯酸復合溶液進行混合、攪拌，得到赤泥?硅藻土復合橡膠填料。本發明不僅解決了橡膠工業主要填料炭黑和白炭黑的價格較高，提高了橡膠的阻燃性能；而且實現了工業廢料的循環利用，促進了冶金企業增效、橡膠制品行業降成本，符合當前節能環保、循環經濟的產業發展要求。

技術領域

本發明屬于固廢資源循環利用領域，具體涉及一種具有高效阻燃性能的赤泥-硅藻土復合橡膠填料及其制備方法。

背景技術

赤泥是氧化鋁生產過程中產生的廢渣，其主要組份是SiO₂、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、TiO₂、K₂O等，此外還含灼堿成份和微量有色金屬等。硅藻土是一種硅質巖石，其主要化學成分為SiO₂，由于雜質含量高，不能直接利用，需要進行深度加工。目前大量赤泥與硅藻土的堆存，不僅占用寶貴土地，而且還會對周圍環境和地下水造成污染。因此，如何大規模、高效的利用赤泥與硅藻土，實現環境減負，企業增效，是一個迫切需要解決的問題。

橡膠作為廣泛應用的聚合物材料，其在制備加工過程中需要大量使用填料以改善其的力學性能、加工性能和填充增容。目前常用的橡膠填料主要包括炭黑、白炭黑等，但是炭黑與白炭黑的生產不僅工藝繁雜，而且需要消耗大量能源和資源，導致成本較高。面對上述問題，赤泥屬于高堿性物質且含有大量的Al₂O₃具有阻燃性能；同時赤泥的堿性對硅藻土具有協同反應的效果，有助于硅藻土形成致密的阻燃無定型硅質層，是潛在的阻燃填料。

發明內容

為了解決現有橡膠工業主要填料炭黑和白炭黑的價格較高，赤泥與硅藻土直接加入橡膠中極易發生團聚，以及赤泥-硅藻土無機界面與橡膠有機界面的相容性較差的問題，本發明提供了一種具有高性能阻燃性能的赤泥-硅藻土復合橡膠填料，以期解決以上問題。

本發明是通過以下技術方案予以實現的。

本發明提供了一種具有高效阻燃性能的赤泥-硅藻土復合橡膠填料，該赤泥-硅藻土復合橡膠填料按重量百分比配方如下：

所述水為去離子水；所述硅烷偶聯劑為工業純；所述硬脂酸為分析純；所述赤泥為拜爾法赤泥、燒結法赤泥、混聯法赤泥，以及其混合物；所述硅藻土，其粒徑為5.6μm～43.0μm。

本發明同時提供了上述赤泥-硅藻土復合橡膠填料的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

首先將硅烷偶聯劑、硬酯酸與水進行混合，利用超聲波分散器對其進行分散10min～30min，得到硅烷偶聯劑-硬酯酸復合溶液；然后將赤泥與硅藻土進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在常溫密閉下對其進行攪拌6h～12h，得到赤泥-硅藻土混合物；最后將赤泥-硅藻土混合物與硅烷偶聯劑-硬酯酸復合溶液進行混合，利用恒溫磁力攪拌器在攪拌溫度50℃～80℃下，攪拌2h～4h，得到赤泥-硅藻土復合橡膠填料。

本發明的科學原理：

一方面，赤泥屬于高堿性物質且含有大量的Al₂O₃具有阻燃性能，同時赤泥的高堿性對硅藻土具有協同反應的效果，有助于硅藻土形成致密的無定型硅質層，進一步提高阻燃效果。

另一方面，硅烷偶聯劑-硬酯酸復合溶液對赤泥-硅藻土混合物表面進行改性處理，形成赤泥-硅藻土復合橡膠填料，克服赤泥-硅藻土無機界面與橡膠有機界面的相容性較差的弊端。