一种橡胶轮胎专用纳米碳酸钙的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种橡胶轮胎专用纳米碳酸钙的制备方法，将氢氧化钙浆液输送至调浆池，加入柠檬酸，搅拌均匀；通入净化后的窑气进行碳酸化反应，直至浆液pH降低至7.0，碳酸化反应完成，得纳米碳酸钙浆液；将纳米碳酸钙浆液输送至活化池，在活化池中通入水蒸气，然后加入聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，搅拌30‑45min，再加入季戊四醇硬脂酸酯药剂，再搅拌30‑45min，完成表面处理；将完成表面处理的纳米碳酸钙浆液经过压滤、干燥和粉碎，即得到橡胶轮胎专用纳米碳酸钙。本发明专利技术制备的纳米碳酸钙分散性好，有利于降低橡胶在加工过程中的门尼粘度，补强效果突出，具有持久的耐磨性能，焦烧时间适宜，稳定性好，填充橡胶轮胎后，可以显著提高轮胎的补强性能和耐磨性能。

Preparation of a kind of nano calcium carbonate for rubber tyres

The invention discloses a method for preparing nanometer calcium carbonate special rubber tyre, will be transported to the calcium hydroxide slurry mixing tank, adding citric acid, stirring evenly; pass into the kiln gas purification after carbonation, until the slurry pH decreased to 7, the completion of carbonation reaction, nanometer calcium carbonate will; nano calcium carbonate slurry is transported to the activation pool, water vapor enters in the activation of the pool, and then adding sodium polystyrene sulfonate and rosin agent, stirring 30 45min, adding pentaerythritol stearic acid ester reagent, stirring 30 45min, surface treatment will be completed; nano calcium carbonate slurry surface treatment after filtration and drying and crushing that is, get special tire rubber nano calcium carbonate. The preparation of nanometer calcium carbonate with good dispersion, help to reduce the Mooney viscosity of rubber in the machining process, the reinforcing effect is prominent, wear-resistant durable, suitable scorch time, good stability, filled rubber tyre, can significantly improve the tire reinforcing performance and wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶轮胎专用纳米碳酸钙的制备方法
本专利技术属于无机纳米材料
，具体是一种橡胶轮胎专用纳米碳酸钙的制备方法。
技术介绍
纳米碳酸钙是由于具有粒径小、粒子大小均匀、形貌规整、比表面积大等特点，性能远远优于普通碳酸钙，在高分子材料应用中，往往体现出补强增韧的效果。因此纳米碳酸钙可作为橡胶制品的填料。我国目前应用纳米碳酸钙的橡胶制品主要有：轮胎、胶鞋、胶管和胶带、电线电缆以及橡胶密封制品。对于橡胶工业第一大产品轮胎来说，纳米碳酸钙是仅次于炭黑、白炭黑的第三大补强填充剂，加工性能优异，但补强性和耐磨性稍差，短时间内难以大范围内替代炭黑与白炭黑。由于纳米碳酸钙粒径较小，表面能大，在干燥与应用过程中容易出现硬团聚。这种硬团聚颗粒在橡胶后期加工过程中不易解聚，形成应力集中点，降低制品力学强度，还会影响密橡胶制品外观和耐磨性。因此，制约了纳米碳酸钙在橡胶领域的广泛应用。目前解决团聚的问题主要手段是对纳米碳酸钙进行表面处理，选用的表面处理剂通常为脂肪酸或其盐。这类表面处理剂虽然可以有效改善粉体分散性，但该类处理剂与橡胶体系间作用力较弱，补强效果不明显，而且易析出，持久耐磨性较差。如中国专利技术专利CN1709960A公开了一种纳米碳酸钙补强三元乙丙橡胶的制备方法。在该专利技术中，采用不饱和羧酸改性纳米碳酸钙，利用不饱和双键与橡胶分子链的交联反应，可以使纳米碳酸钙通过化学作用桥联到橡胶的交联网络上，从而大幅度提升其补强特性。然而，不饱和羧酸耐热性差，双键的交联反应势必造成橡胶加工过程中的门尼粘度上升，焦烧时间缩短，橡胶稳定性下降。现有纳米碳酸钙表面处理技术难以满橡胶轮胎工业高补强性、稳定性和耐磨性等要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有纳米碳酸钙存在的问题，提供一种应用在橡胶轮胎体系中具有较好补强性能和耐磨性能的纳米碳酸钙的制备方法。本专利技术是基于以下原理实现的：本专利技术采用柠檬酸作为碳酸化的晶形控制剂，得到BET为30-45m2/g的链状纳米碳酸钙。表面活化采用聚苯乙烯磺酸钠、季戊四醇硬脂酸酯、松香作为处理剂，得到的改性产品，与橡胶轮胎体系的基材具有很好相容性，可有效降低橡胶加工时的门尼粘度，同时该处理剂体系不易挥发，耐迁移析出，具有持久的耐磨和防震性，显著改善了纳米碳酸钙在橡胶轮胎中补强较低的难题。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种橡胶轮胎专用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：（1）调浆：将陈化36-72h的氢氧化钙浆液输送至调浆池，控制浆液质量浓度为10-13%，在温度为15-20℃下加入柠檬酸，搅拌均匀；（2）碳酸化反应：将浆液输送至带搅拌的碳酸化反应器，通入净化后的窑气进行碳酸化反应，直至浆液pH降低至7.0，碳酸化反应完成，得纳米碳酸钙浆液；（3）改性剂制备：将聚苯乙烯磺酸钠与松香按质量比为3-1:1的比例溶于95℃的热水，配成质量浓度为10-20%的聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，溶解后保温备用；将季戊四醇硬脂酸酯单独溶于95℃的热水，配成质量浓度为40-60%的季戊四醇硬脂酸酯药剂，溶解后保温备用；（4）表面处理：将步骤（2)的纳米碳酸钙浆液输送至活化池，在活化池中通入水蒸气，控制纳米碳酸钙浆液的温度为60-85℃，然后加入聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，搅拌30-45min，再加入季戊四醇硬脂酸酯药剂，再搅拌30-45min，完成表面处理；（5）将完成表面处理的纳米碳酸钙浆液经过压滤、干燥和粉碎，即得到橡胶轮胎专用纳米碳酸钙。进一步地，所述柠檬酸的加入量为碳酸钙干基质量的1-2%。进一步地，所述步骤（2）纳米碳酸钙浆液的比表面积为30-45m2/g。进一步地，所述窑气中CO2体积浓度为28-35%。进一步地，所述聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂的加入量为碳酸钙干基质量的3.0-4.0%。进一步地，所述季戊四醇硬脂酸酯药剂的加入量为碳酸钙干基质量的1.0-2.0%。进一步地，所述干燥是在链带干燥机下干燥，温度控制在110-120℃。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果为：1、本专利技术制备的纳米碳酸钙分散性好，有利于降低橡胶在加工过程中的门尼粘度，补强效果突出，具有持久的耐磨性能，焦烧时间适宜，稳定性好，与橡胶基材相容性好，可作为橡胶轮胎的优异填料。2、本专利技术制备的纳米碳酸钙填充橡胶轮胎后，可以显著提高轮胎的补强性能和耐磨性能。、本专利技术方法制备工艺简单、耗能低、成本低，具有良好的经济效益和社会效益。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术方案进一步详细说明，但不限于本专利技术的保护范围。氢氧化钙浆液的制备：将CaCO3含量大于98.5%的石灰石在1150℃温度下煅烧3小时得生石灰，生石灰与水按重量比1:5在60±5℃温度下充分消化得氢氧化钙浆液；经筛分除渣，陈化备用。实施例1一种橡胶轮胎专用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：（1）调浆：将陈化48h的氢氧化钙浆液输送至调浆池，控制浆液质量浓度为10%，在温度为15℃下加入为碳酸钙干基质量的1%的柠檬酸，搅拌均匀；（2）碳酸化反应：将浆液输送至带搅拌的碳酸化反应器，通入净化后的CO2体积浓度为30%窑气进行碳酸化反应，直至浆液pH降低至7.0，碳酸化反应完成，得比表面积为44.6m2/g的纳米碳酸钙浆液；（3）改性剂制备：将聚苯乙烯磺酸钠与松香按质量比为3:1的比例溶于95℃的热水，配成质量浓度为15%的聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，溶解后保温备用；将季戊四醇硬脂酸酯单独溶于95℃的热水，配成质量浓度为50%的季戊四醇硬脂酸酯药剂，溶解后保温备用；（4）表面处理：将步骤（2)的纳米碳酸钙浆液输送至活化池，在活化池中通入水蒸气，控制纳米碳酸钙浆液的温度为70℃，然后加入聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，药剂的加入量为碳酸钙干基质量的4.0%，搅拌35min，再加入季戊四醇硬脂酸酯药剂，其加入量为碳酸钙干基质量的1.5%，再搅拌40min，完成表面处理；（5）将完成表面处理的纳米碳酸钙浆液经过压滤、110℃下干燥和粉碎，即得到橡胶轮胎专用纳米碳酸钙。实施例2一种橡胶轮胎专用纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：（1）调浆：将陈化36h的氢氧化钙浆液输送至调浆池，控制浆液质量浓度为11.5%，在温度为18℃下加入为碳酸钙干基质量的1.2%的柠檬酸，搅拌均匀；（2）碳酸化反应：将浆液输送至带搅拌的碳酸化反应器，通入净化后的CO2体积浓度为33%窑气进行碳酸化反应，直至浆液pH降低至7.0，碳酸化反应完成，得比表面积为40.3m2/g的纳米碳酸钙浆液；（3）改性剂制备：将聚苯乙烯磺酸钠与松香按质量比为2:1的比例溶于95℃的热水，配成质量浓度为15%的聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，溶解后保温备用；将季戊四醇硬脂酸酯单独溶于95℃的热水，配成质量浓度为45%的季戊四醇硬脂酸酯药剂，溶解后保温备用；（4）表面处理：将步骤（2)的纳米碳酸钙浆液输送至活化池，在活化池中通入水蒸气，控制纳米碳酸钙浆液的温度为65℃，然后加入聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，药剂的加入量为碳酸钙干基质量的3.0%，搅拌30min，再加入季戊四醇硬脂酸酯药剂，其加入量为碳酸钙干基质量的2.0%，再搅拌30min，完成表面处理；（5）将完成表面处理的纳米碳酸钙浆液经过压滤、115℃下干燥和粉碎，即得到橡胶轮胎专用纳米碳酸钙。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶轮胎专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）调浆：将陈化36‑72h的氢氧化钙浆液输送至调浆池，控制浆液质量浓度为10‑13%，在温度为15‑20℃下加入柠檬酸，搅拌均匀；（2）碳酸化反应：将浆液输送至带搅拌的碳酸化反应器，通入净化后的窑气进行碳酸化反应，直至浆液pH降低至7.0，碳酸化反应完成，得纳米碳酸钙浆液；（3）改性剂制备：将聚苯乙烯磺酸钠与松香按质量比为3‑1:1的比例溶于95℃的热水，配成质量浓度为10‑20%的聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，溶解后保温备用；将季戊四醇硬脂酸酯单独溶于95℃的热水，配成质量浓度为40‑60%的季戊四醇硬脂酸酯药剂，溶解后保温备用；（4）表面处理：将步骤（2)的纳米碳酸钙浆液输送至活化池，在活化池中通入水蒸气，控制纳米碳酸钙浆液的温度为60‑85℃，然后加入聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，搅拌30‑45min，再加入季戊四醇硬脂酸酯药剂，再搅拌30‑45min，完成表面处理；（5）将完成表面处理的纳米碳酸钙浆液经过压滤、干燥和粉碎，即得到橡胶轮胎专用纳米碳酸钙。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶轮胎专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）调浆：将陈化36-72h的氢氧化钙浆液输送至调浆池，控制浆液质量浓度为10-13%，在温度为15-20℃下加入柠檬酸，搅拌均匀；（2）碳酸化反应：将浆液输送至带搅拌的碳酸化反应器，通入净化后的窑气进行碳酸化反应，直至浆液pH降低至7.0，碳酸化反应完成，得纳米碳酸钙浆液；（3）改性剂制备：将聚苯乙烯磺酸钠与松香按质量比为3-1:1的比例溶于95℃的热水，配成质量浓度为10-20%的聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，溶解后保温备用；将季戊四醇硬脂酸酯单独溶于95℃的热水，配成质量浓度为40-60%的季戊四醇硬脂酸酯药剂，溶解后保温备用；（4）表面处理：将步骤（2)的纳米碳酸钙浆液输送至活化池，在活化池中通入水蒸气，控制纳米碳酸钙浆液的温度为60-85℃，然后加入聚苯乙烯磺酸钠与松香药剂，搅拌30-45min，再加入季戊四醇硬脂酸酯药剂，再搅拌30-45min，完成表面处...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊文，朱勇，黄炜波，
申请(专利权)人：广西合山东来化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45