[發明專利]一種納米活性氧化鋅改性預分散母膠粒及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911264348.0
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN112940400A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 吳衛東;朱榮法;李華卿;趙振偉;湯楠;伍社毛
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08L9/06;C08L7/00;C08L91/06;C08L23/20;C08L9/00;C08K3/22;C08K5/103;C08J3/22;C08K13/02
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 鮮瑩

本發明提供一種納米活性氧化鋅改性預分散母膠粒及其制備方法和應用。所述預分散母膠粒包括納米活性氧化鋅60～85份、加工助劑3～8份、隔離樹脂5～30份、軟化油3～8份和母膠載體3～10份。所述制備方法包括將除母膠載體外的其它組分進行混合預處理，然后與母膠載體混煉、低溫造粒。所述納米活性氧化鋅改性預分散母膠粒可以減少橡膠制品中氧化鋅用量的同時又具有良好的分散性。本發明可以有效降低橡膠制品中鋅元素用量40％以上，具有低粉塵污染、生產成本較低等許多優勢。

技術領域

本發明涉及橡膠助劑領域，具體地說，是涉及一種納米活性氧化鋅改性預分散母膠粒及其制備方法和應用。

背景技術

預分散母膠粒是一種由單一物質或若干物質與載體配制成的物理狀態混合物。制作這種改變應用形式或改變形態的預分散母膠粒旨在優化材料以適合其特殊的應用場合。因母膠粒助劑具有易于分散、粉塵污染低、方便稱量等諸多優勢，且隨著環保的要求逐漸嚴格，越來越多的母膠粒產品出現替代原來的粉料。

在橡膠工業領域，氧化鋅不僅能加快膠料的硫化速度，還能提高膠料交聯水平，同時對于次硫磺酰胺類、秋蘭姆類等類促進劑有活化作用。作為橡膠硫化的重要反應物，傳統氧化鋅活化硫化反應實質是界面反應，而除了硫化作用，氧化鋅還能極大地提高膠料的傳熱導熱性能，然而，鋅是一種接近重金屬的環境污染物，有一定致癌作用，特別是可溶性的鋅化合物對水生生物具有毒副作用。最近Poynton的毒理學研究顯示氧化鋅納米粒子和Zn⁺²都是有毒的，但有不同的作用方式。據Ranville等人研究,氧化鋅的毒性是由于氧化鋅溶解后產生的Zn⁺²及其一些化合物造成的。建模工作表明，存在于橡膠硫化膠中的過量或不反應的氧化鋅或Zn⁺²離子會在廢棄處理時浸入到環境中。

目前認為傳統氧化鋅活化硫化反應實質是界面反應。T.Suzuki等利用小角中子散射技術，對硫化膠的交聯網絡結構做了大量且系統的研究，認為氧化鋅顆粒在硫化反應中首先與硬脂酸反應，形成部分的可溶性硬脂酸鋅，隨后促進劑和硫黃等被吸附于氧化鋅顆粒表面，可溶性硬脂酸鋅活化促進劑、硫黃反應形成低網鏈密度的A相，同時促進劑、硫黃等吸附在氧化鋅周圍反應形成高網鏈密度的B相，從而形成不均勻的兩相結構，這會直接影響橡膠的性能。從氧化鋅發揮的作用來看，僅有表面的鋅離子發生反應而氧化鋅顆粒內部大量的鋅離子仍存在于氧化鋅晶格中，造成了鋅離子在橡膠制品中極大的殘留，從而對環境產生了極大的壓力。

傳統氧化鋅母膠粒中的間接法氧化鋅具有粒徑大、比表面積小、活性低、用量大、有效利用率低的缺點；普通納米氧化鋅母膠粒中的納米氧化鋅在載體中易團聚、難以分散均勻，或處理成本過高導致橡膠制品廠難以引進等缺點。

發明內容

本發明的目的是為了解決橡膠制品中氧化鋅用量大而導致鋅污染的問題，而提出的一種納米活性氧化鋅改性預分散母膠粒及其制備方法和應用，使用本發明納米活性氧化鋅改性預分散母膠粒可以有效降低橡膠制品中鋅元素用量40％以上。

本發明目的之一為提供一種納米活性氧化鋅改性預分散母膠，由包括以下組分的原料制備得到，以重量份計：

其中，所述隔離樹脂優選為數均分子量為500～5000的液體橡膠，更優選為數均分子量為800～2000的液體橡膠。

所述液體橡膠的黏度優選為50～5000。

所述隔離樹脂可選擇低分子量聚異丁烯、液態異戊橡膠中的至少一種，如聚異丁烯(PIB 1300)、聚異丁烯(PIB 2300)等。

所述母膠載體優選自三元乙丙橡膠(EPDM)、丁苯橡膠(SBR)、天然橡膠(NBR)中的至少一種。

所述軟化油可選擇本領域常用的軟化油，優選自石蠟油、環烷油、芳烴油、白油中的至少一種。