一种极性天然橡胶母炼胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种极性天然橡胶母炼胶及其制备方法，制备方法包括如下步骤：将天然橡胶和沉淀白炭黑浆预混合，惰性气氛置换，完成水分散体系的液相混炼；持续混合下逐渐升温至90℃，该温度下继续混合至无水分馏出为止，保温保压；降温至室温，停止混合，调压至常压，得到极性天然橡胶母炼胶。本申请直接使用沉淀白炭黑制备工艺链上游环节的白炭黑浆代替沉淀白炭黑干粉，直接使用天然胶制备工艺链上游环节的天然胶乳或者浓缩天然胶乳代替天然橡胶干胶，简化工艺链、提升效率，降低成本，避免粉尘污染、胶分及填料的流失损耗并导致母炼胶组成比例难以调控、非填料组分残留、性能损耗、热氧老化及干扰危害等问题，得到门尼粘度更大的母炼胶。母炼胶。

【技术实现步骤摘要】
一种极性天然橡胶母炼胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶
，尤其涉及一种极性天然橡胶母炼胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，橡胶类材料以填充型橡胶这种复合高分子材料形式为主，其中填料常见为炭黑和白炭黑，橡胶则有生物基来源的天然橡胶（主要成分为具备拉升结晶性能的顺
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1,4
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聚异戊二烯和一些蛋白质基、磷脂基、多糖基，来源主要有三叶草棕榈树、蒲公英）、杜仲胶（主要成分为具备常温结晶性的反
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1,4
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聚异戊二烯，来源于杜仲树）、衣康酸酯改性橡胶（主要成分为衣糠酸酯与丁二烯共聚物）和石化来源的合成橡胶（主要成分为顺丁橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶，氯丁橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶等）。
[0003]随着双碳发展的推动，生物基来源材料的研究和发展日益活跃，节能降耗的诉求促使基于白炭黑的“绿胎”产品逐步成为市场新的标准，这种行业背景下，白炭黑填充型天然橡胶正变得举足轻重。而白炭黑填充型天然橡胶，仍旧采取干法混炼工艺为主，如专利CN202111232487提供一种高性能航空轮胎胎面胶及其制备方法，该胶料以国产高端天然橡胶为主材料，加入隐晶质石墨、N234炭黑、白炭黑、新型硅烷偶联剂、不溶性硫磺、磺酰胺类硫化促进剂为主要辅助材料，并按一定配比密炼及开炼搭配的干混工艺制成，具有压缩生热低、导热性高的效果，且拉伸强度和撕裂强度高，加工性能良好。该技术方案为干混工艺，存在如下不足：固
‑/>固传质/固
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液传质困难，分散均匀度较低，微观相分离较明显，限制填充橡胶性能的发挥；加工混炼过程易生热，胶料温控难度大；白炭黑/硅烷偶联剂原位改性不易控制，且引入小分子组分对橡胶性能稳定性产生干扰隐患，直接使用改性白炭黑则成本大幅提高；使用干粉料，存在粉尘污染；使用开炼机这类间歇性工艺和设备，不适合连续性生产。
[0004]近年来，针对填充型橡胶干法混炼工艺的缺陷，涌现了多种液相混炼工艺。针对液相混炼工艺制备白炭黑填充合成橡胶，分散体系包括油分散体系和水分散体系。如专利CN202210606067提供了一种合成橡胶湿法母炼胶及其制备方法和应用，采用纯本体聚合工艺得到反式丁戊橡胶胶液(干胶质量占比10%，其余为未反应的单体)，将填料和/或添加剂与合成橡胶胶液混合，均匀分散后得到复合物，将所述复合物脱挥得到极性天然橡胶母炼胶，脱挥产生的单体经精制后进入聚合体系再次进行聚合反应。该技术方案可以减少溶剂的使用或者不用，但单体转化率较低，且需要增加分离回收工序，且单体易燃，存在生产安全隐患以及VOCs排放，填料为干料，制备工艺流程复杂，能耗较高，加工成本较高。专利CN201310337578.1提供了一种橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶，将填料加入到橡胶溶液中，通过搅拌形成橡胶/填料/溶剂混合物，凝聚得到橡胶/填料复合物与溶剂的混合物，脱除溶剂并对所述的混合物进行干燥，得到橡胶/填料母炼胶。该技术方案需要在易燃有机溶剂相中进行，对于极性橡胶以及极性填料相容性不好；溶剂成本较高、存在生产安全隐患以及VOCs排放；胶含量仅12%wt，生产效率较低；填料为干料，制备工
艺流程复杂，能耗较高，加工成本较高；需要高温气流辅助橡胶凝聚，当处理天然橡胶等耐高温性能较差的橡胶时存在热老化风险。专利CN201110439344提供了一种面向绿色轮胎的白炭黑改性丁苯橡胶的制备方法，将白炭黑和水进行高速剪切均化并进行表面硅烷化改性，调节pH到碱性，得到白炭黑
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水悬浮液，再与丁苯胶乳均匀混合，得到添加白炭黑的丁苯橡胶液体浆料，共絮凝工艺制备含有白炭黑的改性丁苯橡胶。该技术方案的填料为干料，制备工艺流程复杂，且需要重新水分散，增大干燥负荷，加工成本较高；需要絮凝，洗涤，工艺步骤繁杂，且生产成本增加；同时多步分离水相过程造成填料随之流失从而使得最终填料/天然橡胶母炼胶的组成比例难以调控；乳聚丁苯立体结构无规，且残留表活，性能上限相对不高。
[0005]针对液相混炼工艺制备炭黑填充天然橡胶，主要为水分散体系。如专利US4029633提供了一种液相混炼制备极性天然橡胶母炼胶的方法，借助机械分散，将炭黑填料和水加工成炭黑水分散液，然后与天然胶乳共混分散得到炭黑/天然橡胶水分散液，然后在均化器中与酸溶液快速混合分散和凝聚，经过洗涤、干燥得到，炭黑母炼胶。该技术方案较早探索了液相混炼制备填充橡胶的工艺，使用炭黑干粉在水中机械分散，增加了工艺步骤及干燥负荷，增加了生产成本；亲水性不强的炭黑在水中分散和稳定难度较大；需要均化器中极快速同步完成混合分散及絮凝这两个过程，工业化实现困难，批间重复性不高；同时多步分离水相过程造成填料随之流失从而使得最终填料/天然橡胶母炼胶的组成比例难以调控。专利CN201280070569提供一种低生热且低温区域下的弹性模量可大幅地减小的橡胶组合物及其制造方法，特别是作为胎面等轮胎用原料时可大幅地提高在冰雪路面上的制动性能，将炭黑与稀释过的天然胶乳均化分散得到附着了天然橡胶胶乳粒子的炭黑浆体溶液，与剩余的天然橡胶胶乳以液相混合得到附着了天然橡胶胶乳粒子的所述炭黑的天然橡胶胶乳溶液，凝固、干燥得到天然橡胶湿法母炼胶，再与聚丁二烯橡胶为主要成分的干橡胶及油进行干式混合而得到所述橡胶组合物。该技术方案的填料为干料，且需要重新水分散，分散液中填料含量较低，增大后续干燥负荷，加工成本较高；配制炭黑母炼胶时，需要絮凝，洗涤，工艺步骤繁杂，且生产成本增加；同时多步分离水相过程造成填料随之流失从而使得最终填料/天然橡胶母炼胶的组成比例难以调控；白炭黑分散液中引入的硅烷偶联剂及助剂以及天然胶乳凝固时引入的凝固剂，后续存在残留隐患。
[0006]针对液相混炼工艺制备白炭黑填充天然橡胶，主要为水分散体系，使用白炭黑的形态包括干粉和湿浆，填料与天然胶乳混合后复合胶获取方法包括絮凝工艺和非絮凝工艺。如专利CN201210282517提供一种液相搅拌混合白炭黑和天然胶的制备方法，高速搅拌下将由白炭黑、硅烷偶联剂、稳定剂、防沉剂、分散剂组成的经过高速分散得到的分散液，加入到天然胶乳中并分散均匀，缓慢加入经稀释过的凝固剂进行凝固，破胶机挤压、破碎、洗涤、离心机脱水、烘干。该技术方案，填料为干料，制备工艺流程复杂，且需要重新水分散，分散液中填料含量较低，增大后续干燥负荷，加工成本较高；配制白炭黑母炼胶时，需要絮凝，洗涤，工艺步骤繁杂，且生产成本增加；同时多步分离水相过程造成填料随之流失从而使得最终填料/天然橡胶母炼胶的组成比例难以调控；白炭黑分散液中引入的硅烷偶联剂及助剂以及天然胶乳凝固时引入的凝固剂，后续存在残留隐患。专利CN201410645853提供了一种白炭黑母炼胶的制备方法，在白炭黑的制备过程中，表面处理剂直接加入到反应液中，随着白炭黑的沉淀生成，低程度团聚之前进行表面硅烷化处理，从而直接形成硅烷化处理的
白炭黑浆料，然后与橡胶胶乳共混，经搅拌、絮凝、洗涤、干燥而得白炭黑母炼胶。该技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极性天然橡胶母炼胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）负压惰性气氛液相混炼：将天然橡胶和沉淀白炭黑浆预混合，惰性气氛置换，完成水分散体系的液相混炼；（2）负压蒸馏动态干燥：持续混合下逐渐升温至90℃，该温度下继续混合至无水分馏出为止，保温保压；（3）负压降温出料：降温至室温，停止混合，调压至常压，得到极性天然橡胶母炼胶；步骤（1）中所述预混合为5
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30rpm预混合1
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5min；步骤（1）中所述预混合在室温常压下进行；步骤（2）在≤
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0.09MPa下进行；步骤（1）中所述水分散体系的液相混炼为25
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35rpm混炼5
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30min；步骤（1）中所述惰性气氛置换的步骤为：开启真空系统，调节混合器内压力至≤
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0.09MPa，通入干燥氮气至常压，循环3次，第3次充氮气后调节混合器内压力至
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0.01MPa~
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0.05MPa，完成惰性气氛置换；步骤（2）所述持续混合下逐渐升温至90℃具...

【专利技术属性】
技术研发人员：戢欢，毕吉福，邹凤朝，魏艳星，康小东，李晓帆，谢新政，郇彦，
申请(专利权)人：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院，
类型：发明
国别省市：