[發(fā)明專利]一種橡膠組合物

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010236851.1
• 申請日: 2020-03-30
• 公開（公告）號: CN111471220A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設計）人: 王宏;周海妮;毛啟明;王利杰
• 申請（專利權(quán)）人: 青島黑貓新材料研究院有限公司
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L91/06;C08L9/06;C08L9/00;C08K13/06;C08K9/02;C08K3/04;C08K7/06;C08K9/06;C08K9/04
• 代理公司: 山東康橋律師事務所 37250
• 代理人: 柳彥君

本發(fā)明公開一種橡膠組合物，包含一種改性熱裂解炭黑，該改性熱裂解炭黑包括羥基化熱裂解炭黑、羥基化碳纖維和偶聯(lián)劑，其改性方法是先用羥基化改性劑將熱裂解炭黑和碳纖維的表面羥基化，再用偶聯(lián)劑將羥基化的熱裂解炭黑和羥基化碳纖維鍵接生成改性熱裂解炭黑。

技術領域

本發(fā)明涉及一種橡膠組合物，其包含一種改性熱裂解炭黑。將該改性熱裂解炭黑應用于橡膠制品中，能提高橡膠制品中的強度，并增加了熱裂解炭黑的使用量。

背景技術

在經(jīng)濟、社會高速發(fā)展的今天，資源、環(huán)境等方面的矛盾日趨尖銳，家用轎車逐漸進入千家萬戶，廢輪胎的數(shù)量也越來越多。目前處理廢輪胎的方法主要有：舊胎翻新、直接掩埋、生產(chǎn)膠粉和生產(chǎn)熱裂解炭黑。輪胎翻新要求胎體完整不受損，但是用于輪胎翻新的輪胎比較少，有一定的局限性；掩埋處理雖然簡單，但會對地下水質(zhì)和周圍土壤造成污染；膠粉生產(chǎn)過程中需要冷凍粉碎研磨，但這個過程需要較高的能耗和能源密集型設備；熱裂解炭黑生產(chǎn)過程中無廢棄、無廢渣、裂解產(chǎn)物可以完全利用，有極強的經(jīng)濟和社會效益。

熱裂解炭黑是法國的 Bouier J. M .等在20世紀80年代初采用重油為反應介質(zhì),在氮氣中于340℃～380℃熱解廢橡膠,得到了脫硫的低聚物和熱裂解炭黑，熱裂解炭黑和傳統(tǒng)炭黑不同，熱裂解炭黑含有15%左右的灰分（由白炭黑或Zn類物質(zhì)組成），還有殘余的裂解油，生產(chǎn)的熱裂解炭黑比表面積、結(jié)構(gòu)度和表面活性很低，在橡膠中的分散和力學性能較差，一般都要經(jīng)過改性處理后才能在橡膠制品中使用。目前改性熱裂解炭黑的技術主要包括超細粉碎改性、改性劑改性和酸洗去灰分法改性。

超細化改性熱裂解炭黑是用震動磨或研磨機將熱裂解炭黑研磨粉碎、超細化處理，并根據(jù)粒度大小進行分級的過程。超細化改性后的熱裂解炭黑表面活性有所提高，有利于提高硫化膠的物理機械性能，但缺點是由于熱裂解炭黑粒徑變小，粒子更容易發(fā)生團聚，在橡膠中的分散會變差，且超細化改性設備需要的轉(zhuǎn)速很高，而大型超細化設備不能滿足高轉(zhuǎn)速的要求，以上原因?qū)е鲁毣男苑椒ú荒軐崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

改性劑改性熱裂解炭黑是使用不同的改性劑在專用設備中對熱裂解炭黑進行改性，南開大學環(huán)境科學與工程學院沈博雄使用硬脂酸改性熱裂解炭黑，一部分硬脂酸通過范德華力吸附在熱裂解炭黑粒子表面，另一部分硬脂酸依靠末端的羧基和熱裂解炭黑的羥基發(fā)生酯化反應。雖然此改性方法工藝簡單，熱裂解炭黑的表面活性增大，在橡膠中的分散性變好，但是此改性產(chǎn)品在橡膠中的強度和力學性能較低，為了保證產(chǎn)品性能，只能摻用少量的改性熱裂解炭黑，制約了熱裂解炭黑在橡膠中的使用量。

酸洗改性熱裂解炭黑主要目的是去除熱裂解炭黑中的灰分，顏麗紅等人使用HNO₃和硬脂酸/HNO₃對熱裂解炭黑進行改性處理；沈博雄等人使用H₂SO₄對熱裂解進行酸洗改性；Mtifide Banar等人采用50%的HN0₃和50%的HCL對熱裂解炭黑進行改性。熱裂解炭黑經(jīng)過以上方法進行酸洗后，灰分含量明顯減少，比表面積增大，改性熱裂解炭黑的性能大幅度提升，但是此方法制備的改性熱裂解炭黑強度較低，且改性過程中使用大量的高濃度酸性溶液，高濃度酸性溶液容易腐蝕設備，此改性方法很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

專利號為201410150841.0的中國專利公開了一種氧化改性熱裂解炭黑的制備方法，此方法可提高熱裂解炭黑的反應活性和吸附能力，雖然改性后的熱裂解炭黑和橡膠的結(jié)合力增強，但是該改性熱裂解炭黑的強度比較低，此專利的改性熱裂解炭黑使用在輪胎橡膠配方中時，硫化膠料的力學性能和硬度比較低，制約了熱裂解炭黑的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點，尋求設計一種高強度的改性熱裂解炭黑，從而進一步提高熱裂解炭黑橡膠的力學性能和強度，并增加熱裂解炭黑在橡膠中的使用量。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種改性熱裂解炭黑包含熱裂解炭黑和碳纖維。