[發(fā)明專利]一種裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料干法制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210949873.1
• 申請(qǐng)日: 2022-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115124774A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁輝;韓霜;朱東林;隋志華;曲圣琪;隋雁俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L21/00
• 分類號(hào): C08L21/00;C08K9/00;C08K3/04;C09C1/56;C09C3/04;B29B7/74
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 白瑩;于正河

本發(fā)明屬于橡膠干法混煉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料干法制備方法，利用高溫?zé)崽幚砣コ呀馓亢谥械幕曳?，裂解炭黑?jīng)過(guò)高溫石墨化后，表面與內(nèi)部轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗟氖w結(jié)構(gòu)，首先，經(jīng)過(guò)550℃的低氧環(huán)境后，裂解炭黑中的石墨晶體結(jié)構(gòu)還原為無(wú)定型炭結(jié)構(gòu)，以修復(fù)裂解炭黑部分受損的表面結(jié)構(gòu)，然后，經(jīng)過(guò)等離子體處理以激活裂解炭黑的失活點(diǎn)，最后，通過(guò)干法混煉工藝，采用等離子體處理后的裂解炭黑、橡膠助劑與橡膠制備裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料；其提升了結(jié)構(gòu)度與表面活性、減小了粒徑、增加了比表面積和表面含氧官能團(tuán)，通過(guò)激活裂解炭黑的惰性點(diǎn)，增加裂解炭黑與橡膠的結(jié)合力，提高裂解炭黑在橡膠中的分散度。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于橡膠干法混煉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料干法制備方法，制備的裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能相較于未改性裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料均有顯著提升。

背景技術(shù)：

隨著橡塑工業(yè)的快速發(fā)展，橡膠、塑料消耗量與日俱增，由此產(chǎn)生了大量的廢橡膠。如何處理“黑色污染”已經(jīng)成為全球性環(huán)境問(wèn)題。

廢輪胎裂解是在無(wú)氧或氮?dú)鈿夥找约案邷氐蛪旱臈l件下將破碎、磁選后的廢輪胎碎塊裂解成裂解氣、裂解油和裂解炭黑三種產(chǎn)物的方法。通過(guò)探索合適的裂解條件或者對(duì)三種裂解產(chǎn)物進(jìn)行除雜提質(zhì)處理，完全可以實(shí)現(xiàn)高值化，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)廢輪胎裂解技術(shù)的發(fā)展。裂解炭黑在廢輪胎裂解產(chǎn)物中可達(dá)35-40％-，裂解炭黑的高值化利用可以減少工業(yè)炭黑原材料的消耗，節(jié)省化石資源。

長(zhǎng)期以來(lái)，炭黑都是橡膠的主要補(bǔ)強(qiáng)原料，其中，耐磨的N系列炭黑和高結(jié)構(gòu)炭黑在橡膠輪胎工業(yè)中應(yīng)用最廣。粒徑、結(jié)構(gòu)度和表面性質(zhì)是炭黑改變橡膠的工藝性能和補(bǔ)強(qiáng)效果的重要因素，這些重要因素也決定了炭黑在橡膠中的分散性，進(jìn)而賦予橡膠優(yōu)異的性能。裂解炭黑的粒徑大、結(jié)構(gòu)度受損、表面失活、灰分多等缺點(diǎn)，與工業(yè)炭黑性能差距較大，對(duì)裂解炭黑的處理需要從其基本性質(zhì)入手。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，研發(fā)設(shè)計(jì)一種裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料干法制備方法，對(duì)裂解炭黑進(jìn)行改性，通過(guò)干法混煉工藝，提高裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料的性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料干法制備方法的工藝過(guò)程包括高溫改性裂解炭黑、等離子體處理裂解炭黑和制備裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料共三個(gè)步驟：

(1)高溫改性裂解炭黑

將裂解炭黑的溫度升至3000℃，保持10min，使裂解炭黑中的灰分揮發(fā)，裂解炭黑石墨化；

再次將石墨化的裂解炭黑的溫度升至550℃，保持30min，使石墨化的裂解炭黑重回?zé)o定形碳形態(tài)；

對(duì)重回?zé)o定形碳形態(tài)的裂解炭黑進(jìn)行粉碎；

(2)等離子體處理裂解炭黑

采用等離子體對(duì)改性后的裂解炭黑先后進(jìn)行兩次流動(dòng)處理；

第一次流動(dòng)處理采用管式大氣壓靜態(tài)低溫等離子體，一次處理時(shí)間為2min，共處理8次；

第二次流動(dòng)處理采用管式純氧靜態(tài)等離子體，一次處理時(shí)間為2min，共處理5次；

(3)制備裂解炭黑/橡膠復(fù)合材料

對(duì)橡膠進(jìn)行塑煉，下薄片，裁剪成條狀；

對(duì)裁剪為條狀的橡膠進(jìn)行混煉；

在橡膠中放入一半等離子體處理后的裂解炭黑混煉；

在橡膠中放入橡膠助劑混煉，橡膠助劑包括3.5質(zhì)量份的ZnO、1質(zhì)量份的SAD(硬脂酸)、1.5質(zhì)量份的微晶蠟、1.5質(zhì)量份的4020(防老劑)和1.5質(zhì)量份的RD(防老劑)；

在橡膠中放入另一半等離子體處理后的裂解炭黑混煉；