[發明專利]一種竹炭-炭黑納米復合增強劑、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202110944585.2
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113637226A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 李正秋;陳本德;明媚
• 申請（專利權）人: 德昌金鋒橡膠有限公司
• 主分類號: C08K7/24
• 分類號: C08K7/24;C08K3/04;C08K9/12;C08L17/00;C08L93/04;C08J11/10
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 薛波

本發明涉及化工技術領域，具體而言，涉及一種竹炭?炭黑納米復合增強劑，包括以下步驟，S1向竹纖維漿料中通入含有機物的有機氣體，將所述竹纖維漿料干燥并初步碳化，吸附含苯有機物的同時實現纖維低密度化，其中，所述含有機物的氣體的溫度大于250℃；S2將步驟S1初步碳化后的竹纖維在高溫馬弗爐中，加熱，恒溫至所述植物纖維完全碳化，得到所述竹炭?炭黑納米復合增強劑。其先利用竹纖維的吸附作用，使得竹纖維的內部和表面均負載有含苯有機物，再在高溫下，使得有機物和竹纖維同時碳化，有機物碳化生成的炭黑直接附著在竹炭黑上，形成炭黑層，提高了竹炭黑的表面積，可為橡膠提供更多的結合位點。

技術領域

本發明涉及化工技術領域，具體而言，涉及一種竹炭-炭黑納米復合增強劑、制備方法及其應用。

背景技術

炭黑是橡膠制品的常用添加劑，無論是在新制橡膠還是再生橡膠中都有較廣泛的應用。在輪胎中加入炭黑可提高輪胎的力學性能、耐磨性等，目前向輪胎制品中加入炭黑的方式通常是將炭黑直接與橡膠粉等其他原料混合后，通過煉膠等方式得到橡膠制備，但炭黑容易團聚，在橡膠制品中存在分散不均勻的問題。

專利CN107674271A公開了一種輪胎用耐磨耐滑橡膠化合物，其包括粉末丁苯橡膠，納米黃土粉體，玻璃纖維，竹炭，蒙脫土5-10份，端羥基液體丁苯橡膠、氫氧化鋁，硫酸鈣晶須，爐法炭黑等原料。該專利的配方中加入了炭黑、竹炭等，提高了橡膠的耐磨性，但在該配方中，炭黑和竹炭都容易團聚，二者僅僅是簡單的物理混合，不會形成相互作用力，對橡膠的補強作用差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種竹炭-炭黑納米復合增強劑的制備方法，其先利用竹纖維的吸附作用，使得竹纖維的內部和表面均負載上有機物，再在高溫下，使得有機物和竹纖維同時碳化，有機物碳化生成的炭黑直接附著在竹炭黑上，形成炭黑層，提高了竹炭黑的表面積，可為橡膠提供更多的結合位點。

本發明通過以下技術方案實現：一種竹炭-炭黑納米復合增強劑的制備方法，包括以下步驟，

S1向竹纖維漿料中通入含有機物的有機氣體，將所述竹纖維漿料干燥并初步碳化，吸附含苯有機物的同時實現纖維低密度化，其中，所述有機氣體的溫度大于250℃；

S2將步驟S1初步碳化后的竹纖維在高溫馬弗爐中，加熱，恒溫至所述竹纖維完全碳化，得到所述竹炭-炭黑納米復合增強劑。

在本發明中，其竹纖維漿料的制備方法包括，將天然竹子高速粉碎成漿料后，再在低速攪拌器中，低速攪拌1-2h，使得漿料充分浸潤和混合，即得到所述竹纖維漿料。

在本發明中，先向竹纖維漿料中通入含有機物的有機氣體，由于竹纖維的多孔結構具有吸附作用，氣體中的有機物附著在竹纖維的內部和表面，通過高溫氣體的干燥和初步碳化，吸附含苯有機物的同時實現纖維低密度化，隨后將初步碳化后的竹纖維在高溫馬弗爐中碳化，由于有機物附著在竹纖維的表面和內部，因此在碳化過程中，有機物碳化形成的炭黑原位生長，在竹炭黑上形成有機物炭黑層，并且有機物炭黑層的支鏈與竹炭黑的纖維結構相互作用，使得竹炭-炭黑復合增強劑較為松散。

本發明制備的竹炭-炭黑增強劑呈高結構炭黑聚集體堆積，其發達的鏈枝或纖維結構互相作用，提高橡膠的拉伸強度，降低原橡膠密度；且由于其大量微納孔結構，可有效吸附并固定小分子有機物，起到再生橡膠無味改性效果。

進一步的，所述有機氣體的通入速率為0.5-6m³/s，所述有機氣體的溫度為250-800℃。

進一步的，在所述步驟S1中，所述有機物為苯、二異丙苯、酸酐、苯乙烷、二甲苯或三甲苯中的任意一種。

進一步的，所述竹纖維漿料中，所述竹纖維的粒徑小于等于10目。

本發明的另一個目的在于，提供一種基于竹炭-炭黑納米復合增強劑的再生橡膠制備方法，包括以下步驟，