[發明專利]一種異戊二烯分散聚合制備白炭黑復合橡膠材料的方法

在審

• 申請號: 201810399996.6
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108503742A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 王慶剛;王亮;咸漠;趙夢夢;王曉武
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C08F136/08
• 分類號: C08F136/08;C08F2/44;C08K9/06;C08K3/36;C08L83/04
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明提供了一種異戊二烯分散聚合制備白炭黑復合橡膠材料的方法，涉及白炭黑補強的橡膠制品技術領域。包括以下步驟：(1)在無水無氧條件下，向反應容器中加入疏水性白炭黑和甲苯；(2)在無水無氧條件下向反應容器中加入引發劑和單體異戊二烯；(3)進行分散聚合反應；(4)向反應體系中加入淬滅劑和抗老化劑；(5)所得固體用乙醇洗三次，真空干燥至恒重。本發明提供的白炭黑分散劑制備方法，過程簡單高效、節能環保，制備過程中不會產生大量三廢、工藝操作簡單、易于大規模制備和推廣，制備工藝符合國家綠色化工、清潔化生產的要求。

技術領域

本發明涉及白炭黑補強的橡膠制品技術領域。

技術背景

白炭黑作為一種高補強低比重的填充材料，在橡膠制品得到快速的發展，尤其是作為輪胎胎面膠的補強填充劑的應用已引起特別的重視。用白炭黑完全替代炭黑生產的“綠色輪胎”，已經成為輪胎生產的大趨勢。

由于白炭黑本身具有一定的粘性，相比較炭黑補強材料流動性能差，故混煉膠過程中團聚現象較為嚴重，分散性能更低，造成膠料門尼粘度較大，混煉時間長，擠出率低，產品生產效率低，導致生產成本較高。白炭黑難于分散的缺點使得白炭黑的利用受到限制。所以在橡膠混煉時添加白炭黑分散劑或活性劑，可以改善白炭黑表面硅醇基的化學性質和提高白炭黑表面活性，實現在橡膠中的良好的分散，從而提高膠料的物理和化學性質。

目前橡膠用白炭黑分散劑的制備方法主要有以下三類：添加硅烷偶聯劑、添加極性的聚合物或小分子和鋅鹽類分散劑。傳統的硅烷偶聯劑與白炭黑反應時容易在橡膠中產生氣泡。新型的硅烷偶聯劑雖然可以降低了這種風險，但成本昂貴，使得白炭黑的生產成本增加。杜孟成等人用聚乙二醇脂肪酯制備白炭黑分散劑可以提高橡膠膠料的安全加工性能、物理機械性能和硫化速度(CN 104830045A)；郭慶飛等人通過異辛酸鋅降低白炭黑表明硅醇基的極性起到分散白炭黑的作用，還能縮短混煉時間和增加橡膠的光滑性(CN104292796A)。

硅烷偶聯劑制備白炭黑分散劑過程中會產生大量的高鹽廢水，不利于環境保護；而通過添加極性聚合物或小分子來改善白炭黑在橡膠中分散效果，雖然已取得到一定效果，但是由于這些物質缺乏與橡膠或白炭黑的相互作用，部分小分子物質會遷移至橡膠表面并逐步流失到自然環境中造成污染。因此，針對現有技術的這些缺陷，開發分散效果好、環境友好的新型白炭黑分散劑對白炭黑在橡膠領域的應用意義重大。

發明內容

鑒于目前白炭黑在橡膠領域的應用前景及其缺點，如何使白炭黑在橡膠中更好的分散的研究也越來越多。本發明利用一鍋法反應在反應的起始階段一步加入所有反應試劑進行分散聚合而制備新型橡膠用白炭黑分散劑。所得分散劑特別適用于提高橡膠及橡膠組合物混煉過程中白炭黑的分散能力；本發明提供了一種異戊二烯分散聚合制備白炭黑復合橡膠材料的方法，制備得到了一種有效且更為環保的橡膠補強白炭黑分散劑。

本發明的技術方案為：

一種異戊二烯分散聚合制備白炭黑復合橡膠材料的方法，包括以下步驟：

(1)在無水無氧條件下，向反應容器中加入疏水性白炭黑和甲苯；

(2)在無水無氧條件下，向反應容器中加入引發劑和單體異戊二烯；

(3)進行分散聚合反應；

(4)向反應體系中加入淬滅劑和抗老化劑；

(5)所得固體用乙醇洗三次，真空干燥至恒重。

步驟(1)中所述的疏水性白炭黑是以親水性氣相二氧化硅為基礎，經過二甲基二氯硅烷、二甲基聚硅氧烷、八甲基環四硅氧烷、辛基硅烷、六甲基二硅氮烷或甲基丙烯酰基硅烷中的一種或二種以上進行后處理得到的疏水性氣相二氧化硅。

步驟(1)中所述疏水性白炭黑與步驟(2)中所述單體異戊二烯的質量比為(0.01-1):1。