一种烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备方法；该方法先制备填料预分散液；然后采用橡胶密炼机对天然橡胶生胶进行塑炼，然后与丁苯橡胶和顺丁橡胶混合，之后升高密炼机温度至110～160℃，将填料预分散液加入橡胶密炼机中，混炼，待水分蒸发完毕，再采用热空气烘干，制得烯烃类橡胶/填料混合物；在橡胶开炼机或密炼机上加入氧化锌、硬脂酸、硫化剂、促进剂、防老剂，混炼均匀，出片，停放，制得烯烃类橡胶/填料混炼胶；在平板硫化机上硫化，得到烯烃类橡胶/填料硫化胶。本发明专利技术工艺简单、无溶剂污染，无粉尘飞扬，绿色环保，可推广适用于多种填料和橡胶的混合。

Preparation method of olefin rubber / filler blending vulcanizate

The invention discloses a polyolefin rubber / filler vulcanizate preparation method; first prepare packing predispersing liquor the method; then the rubber mixer of natural rubber mastication, and styrene butadiene rubber and butadiene rubber mixing mill, after close to 110 higher temperature to 160 DEG C, mixing filler pre dispersed liquid into the rubber mixing machine, and until the water evaporation is completed, then the hot air drying, preparation of olefinic rubber / filler mixture; adding Zinc Oxide, stearic acid, curing agent, accelerator and stabilizer in rubber mixing machine or mixer, mixing evenly, the piece parking, prepared olefinic rubber / filler mixed rubber; vulcanization in flat vulcanizing machine, get olefin rubber / filler vulcanizate. The invention has the advantages of simple process, no solvent pollution, no dust flying, green environment protection, and can be popularized and applied to the mixing of various fillers and rubber.

【技术实现步骤摘要】
一种烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备方法
本专利技术涉及烯烃类橡胶，特别是涉及一种烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备方法，属于橡胶复合材料加工与改性

技术介绍
传统的橡胶密炼法是采用机械共混法，该方法存在主要的问题是在炼胶过程中炭黑、白炭黑等填料飞扬比较严重，容易污染环境和设备。此外，大量填料在橡胶基体中的分散状态不佳，导致共混胶的力学性能变差或者力学性能不稳定。在混炼过程中，填料的填充量过多，造成炼胶过程生热严重，容易造成凝胶化现象。乳液共沉法是将填料的预分散液和橡胶胶乳混合，通过加入絮凝剂将橡胶胶乳和填料混合物进行絮凝，然后洗涤、干燥，得到橡胶填料共混物。这种方法虽然可以改善填料在橡胶中的分散，但是制备橡胶/填料共混物的步骤多，耗时长，干燥过程能耗高；此外，橡胶胶乳存放时间短，容易产生变质和沉淀，而固体橡胶则较少存在存放时间短和变质等问题。但是该方法仅仅适用于橡胶胶乳，而对于某些橡胶品种，如氟橡胶，基本没有氟橡胶胶乳，则乳液共沉法不能适用。而且乳液共沉法后期水分处理时间较长，效率不高。现有技术乳液共沉法是将填料的预分散液和橡胶胶乳混合，通过加入絮凝剂将橡胶胶乳和填料混合物进行絮凝，然后洗涤、干燥，得到橡胶填料共混物。这种方法虽然可以改善填料在橡胶中的分散，但是制备橡胶/填料共混物的步骤多，耗时长，干燥过程能耗高；此外，橡胶胶乳存放时间短，容易产生变质和沉淀，而固体橡胶则较少存在存放时间短和变质等问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决现有技术的不足，提供一种加工过程绿色环保，既适合固体块状橡胶与填料混合，又有利于填料在橡胶基体中的分散，能提高烯烃类橡胶/填料共混硫化胶综合性能的高温水分蒸发密炼法。为实现本专利技术目的，采用如下技术方案：一种烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)填料预分散液的制备将填料炭黑和表面活性剂加入去离子水中，在常温下机械搅拌，然后超声分散，得到填料预分散液；所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、聚山梨醇酯‐60和聚山梨醇酯‐80中的一种或多种；所述的填料炭黑和去离子水的质量比为1:5～1:30；以质量百分比计，所述的表面活性剂占该步骤原料总质量的2～10％；(2)烯烃类橡胶/填料混合物的制备采用橡胶密炼机对天然橡胶生胶进行塑炼，然后加入丁苯橡胶和顺丁橡胶，混合1～5min，升高密炼机温度至110～160℃，将所得填料预分散液从加料口处加入橡胶密炼机中，加料完毕，关闭加料口，继续混炼5～15min，待水分蒸发完毕，采用热空气烘干，制得烯烃类橡胶/填料混合物；(3)烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备以质量百分比计，在橡胶密炼机或开炼机上加入80～95％烯烃类橡胶/填料混合物、1～5％氧化锌、0.8～3％硬脂酸、0.8～3％硫磺、1～3％促进剂、1～3％防老剂，混炼均匀，出片，停放12～24h，制得烯烃类橡胶/填料混炼胶；烯烃类橡胶/填料混炼胶在平板硫化机上硫化，得到硫化胶。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的烯烃类橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶中的一种或多种。优选地，所述的填料炭黑为中超耐磨炭黑、高耐磨炭黑、快压出炭黑、通用炭黑、半补强炭黑、沉淀白炭黑和气相白炭黑中的一种或多种。优选地，以质量百分比计，所述的填料预分散液中填料占步骤(1)原料总质量的5～40％。优选地，所述采用橡胶密炼机对天然橡胶生胶进行塑炼的温度为40～80℃，转子转速为40～80r·min‐1，塑炼的时间为1～5min。优选地，所述的促进剂为二硫化二苯并噻唑、N‐环已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二乙基二硫代氨基甲酸锌中一种或多种；所述的防老剂为2,2,4‐三甲基‐1,2‐二氢化喹啉聚合体(RD)、2‐巯基苯并咪唑(MB)、N,N'‐二丁基二硫代氨基甲酸镍(NBC)、N‐异丙基‐N'‐苯基对苯二胺(4010NA)中一种或多种。优选地，步骤(1)在常温下机械搅拌的时间为30～180min，转速为400～3000r·min‐1，然后在功率120～1600w下超声分散30～180min。优选地，步骤(2)所述填料水预分散液加入橡胶密炼机时，控制橡胶密炼机的混炼温度为110～160℃，转子转速为40～80r·min‐1，加料时间为5～15min。优选地，所述烯烃类橡胶/填料混炼胶在平板硫化机上的硫化温度为130～180℃，硫化压力为8～15MPa，硫化时间为5～60min。优选地，所述热空气烘干是在100～150℃烘1～2h。相比于机械共混法和乳液共沉法，通过将填料在水中进行预分散，可以改善填料在橡胶中的分散状况，增强填料与橡胶的界面作用力，降低密炼机内的物料温度，防止凝胶化，改善共混硫化胶的物理机械性能。此外，还可以减轻填料飞扬，保持干净整洁的工作环境。需要强调的是，现有技术中，通常是采用干法在密炼机中将炭黑填料和橡胶进行混合，而且填料在使用前应保持干燥，否则在硫化过程中水分蒸发可能会引起硫化胶鼓泡。因此，水通常被认为是炼胶过程中应该尽量避免的。然而，现有干法炼胶过程中，存在两大主要问题，一是大量添加的炭黑填料在橡胶基体中分散不够均匀，容易发生团聚，进而导致硫化胶的力学性能下降；二是炼胶过程中炭黑等填料的飞扬，会造成环境污染和操作人员的呼吸系统损伤。本专利技术突破传统思维，将大量的水加入炭黑填料中，同时配以表面活性剂使得填料在水中分散均匀，制备出在水中高度分散的炭黑预分散液，进而可以很容易地实现填料在最终混炼胶中的均匀分散。由于炭黑由初始的固态粉末转变为液体浆料，所以在炭黑加入过程中，可以完全消除粉尘飞扬，绿色环保。本专利技术主动控制了密炼机的加热温度(大于100℃)，在填料水分散液加入密炼机的时候，使水分以蒸汽形式快速与混炼胶分离，而炭黑填料则继续留在混炼胶中，延长混炼胶在密炼机中的混炼时间，有效消除了水分，并进一步对混炼胶进行烘箱干燥，将最终混炼胶中的水分含量降至最低，以完全消除水分对硫化鼓泡的影响。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：1)本专利技术采用的高温水分蒸发密炼法，制备工艺简单、不使用任何溶剂，无需进行中间产物的洗涤，用水量少，不产生粉尘飞扬，无环境污染，绿色环保，制备步骤少，干燥时间短，能耗较低，适用于所有品种固体块状橡胶和填料的复合，能实现填料在橡胶基体中的高效分散，具有很强的应用性和推广性，容易实现产业化。2)本专利技术是一种高温水分蒸发密炼法，大大改善了填料在烯烃类橡胶中的分散程度，并且增强了填料与橡胶分子链之间的界面结合作用。本专利技术在克服现有技术加工问题的同时，制备的烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的拉伸强度和撕裂强度等力学性能都明显提高。3)本专利技术所制备的烯烃类橡胶/填料共混硫化胶具有比传统机械共混法更高的拉伸强度、定伸应力、撕裂强度、硬度等力学性能，产品综合性能优异。具体实施方式下面结合实施方式，对本专利技术涉及的烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的新型制备方法做进一步说明，但实施例不作为对本专利技术保护范围的限制。对比例和实施例中，所采用的各种原材料型号和生产厂家分别如下。天然橡胶，1#标准胶，海南天然橡胶产业集团股份有限公司；丁苯橡胶，SB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)填料预分散液的制备将填料炭黑和表面活性剂加入去离子水中，在常温下机械搅拌，然后超声分散，得到填料预分散液；所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、聚山梨醇酯‐60和聚山梨醇酯‐80中的一种或多种；所述的填料炭黑和去离子水的质量比为1:5～1:30；以质量百分比计，所述的表面活性剂占该步骤原料总质量的2～10％；(2)烯烃类橡胶/填料混合物的制备采用橡胶密炼机对天然橡胶生胶进行塑炼，然后加入丁苯橡胶和顺丁橡胶，混合1～5min，升高密炼机温度至110～160℃，将所得填料预分散液从加料口处加入橡胶密炼机中，加料完毕，关闭加料口，继续混炼5～15min，待水分蒸发完毕，采用热空气烘干，制得烯烃类橡胶/填料混合物；(3)烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备以质量百分比计，在橡胶密炼机或开炼机上加入80～95％烯烃类橡胶/填料混合物、1～5％氧化锌、0.8～3％硬脂酸、0.8～3％硫磺、1～3％促进剂、1～3％防老剂，混炼均匀，出片，停放12～24h，制得烯烃类橡胶/填料混炼胶；烯烃类橡胶/填料混炼胶在平板硫化机上硫化，得到硫化胶。...

【技术特征摘要】
1.一种烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)填料预分散液的制备将填料炭黑和表面活性剂加入去离子水中，在常温下机械搅拌，然后超声分散，得到填料预分散液；所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、聚山梨醇酯‐60和聚山梨醇酯‐80中的一种或多种；所述的填料炭黑和去离子水的质量比为1:5～1:30；以质量百分比计，所述的表面活性剂占该步骤原料总质量的2～10％；(2)烯烃类橡胶/填料混合物的制备采用橡胶密炼机对天然橡胶生胶进行塑炼，然后加入丁苯橡胶和顺丁橡胶，混合1～5min，升高密炼机温度至110～160℃，将所得填料预分散液从加料口处加入橡胶密炼机中，加料完毕，关闭加料口，继续混炼5～15min，待水分蒸发完毕，采用热空气烘干，制得烯烃类橡胶/填料混合物；(3)烯烃类橡胶/填料共混硫化胶的制备以质量百分比计，在橡胶密炼机或开炼机上加入80～95％烯烃类橡胶/填料混合物、1～5％氧化锌、0.8～3％硬脂酸、0.8～3％硫磺、1～3％促进剂、1～3％防老剂，混炼均匀，出片，停放12～24h，制得烯烃类橡胶/填料混炼胶；烯烃类橡胶/填料混炼胶在平板硫化机上硫化，得到硫化胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的烯烃类橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的填料炭黑为中超耐磨炭黑、高耐磨炭黑、快压出炭黑、通用炭黑、半补强炭黑、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建华，熊俊彬，曾幸荣，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44