【技术实现步骤摘要】
本申请涉及橡胶领域，更具体地说，它涉及炭黑母胶及其湿法混炼制备方法和橡胶制品。
技术介绍
1、橡胶是轮胎的主要原料，橡胶的制备工艺主要包括干法混炼和湿法混炼，其中，干法混炼是将橡胶原料、填料（如炭黑、白炭黑等）及其余添加剂（如增塑剂、抗氧化剂、硫化剂等）等固态物质按一定的配方在密炼机或开炼机中比例进行混合。由于干法混炼工艺的能耗较高、噪音较大、且粉尘污染严重等劣势，目前倾向于通过湿法混炼的工艺制备橡胶制品，即将填料及其余添加剂与胶乳在液相条件下发生凝聚共沉制得终产品。
2、在炭黑与胶乳通过湿法混炼工艺制备橡胶的过程中，虽然可通过让炭黑在胶乳中有效分散来保证橡胶的耐磨性能和拉伸强度等性能，但最终制得的包含炭黑母胶的轮胎的定伸应力和硬度会有明显降低，不符合橡胶制品的应用要求。
技术实现思路
1、为了提升通过湿法混炼工艺制得的包含炭黑母胶的橡胶制品的定伸应力和硬度，本申请提供一种炭黑母胶及其湿法混炼制备方法和橡胶制品。
2、第一方面，本申请提供的一种炭黑母胶的湿法混炼制备方法，采用如下的技术方案：
3、一种炭黑母胶的湿法混炼制备方法，包括：
4、混合天然胶乳、引发剂和含乙烯基的吡啶单体，搅拌，得到改性后胶乳；
5、将马来酸酐与炭黑溶液混合，得到改性炭黑浆液；
6、所述改性炭黑浆液与所述改性后胶乳混合后进行凝聚共沉，并在该过程中加入包含金属离子的化合物，制得初产品；所述金属离子用于构建金属配位键，所述初产品经洗涤及干燥
7、通过采用上述技术方案，利用含乙烯基的吡啶单体对天然胶乳中的干胶进行改性，可在胶乳中的干胶分子链上接入吡啶基团，吡啶基团属于刚性基团，有助于提高炭黑母胶的连接强度，从而促进提升包含炭黑母胶的橡胶制品的硬度和定伸应力；通过马来酸酐对炭黑进行改性，可在炭黑表面接入羧基基团，炭黑表面游离的羧基可以在避免强酸导致胶乳提前破乳的前提下，打破胶乳中干胶粒子的稳定性，使胶乳破乳，换言之，炭黑表面的羧基可起到胶乳絮凝剂的作用，让炭黑和胶乳结合更加充分和完全，在提高分散性的同时提高炭黑母胶的产率。
8、本申请意外发现，炭黑表面的羧基基团和天然胶乳中的干胶分子链上的吡啶基团中n原子之间可形成氢键，且胶乳中的干胶分子链上的吡啶基团和炭黑表面的含氧官能团与金属离子之间相互作用，可形成配位键，在氢键与配位键的协同作用下，炭黑母胶中，炭黑与胶乳中的干胶的交联程度增大，相互作用力增强，从而有效提高炭黑母胶内部的连接强度，进而促进提升包含炭黑母胶的橡胶制品的硬度和定伸应力。
9、可选的，所述改性后胶乳的制备过程包括以下（a）-（d）中的至少一项特征：
10、（a）当所述天然胶乳的固含量为50%～60%时，按重量份计，所述天然胶乳的用量为160～200份，所述引发剂的用量为1～10份；所述含乙烯基的吡啶单体的添加量为1～20份；
11、（b）混合温度为30～100℃，混合时间为2～8h；
12、（c）所述引发剂包括氧化二苯甲酰（bpo）、偶氮二异丁腈（aibn）、叔丁基过氧化氢（t-bhp）、异丙苯过氧化氢（chp）、过氧化二异丙苯（dcp）、过硫酸钾、过硫酸铵和双氧水中的至少一种；
13、（d）所述含乙烯基的吡啶单体包括2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-甲基-5-烯基吡啶、2-烯丙基吡啶和2-（3-丁烯基）吡啶中的至少一种。
14、可选的，所述改性炭黑浆液的制备过程包括以下（e）-（h）中的至少一项特征：
15、（e）炭黑溶液为炭黑与水混合而成的固含量为1%～10%的混合溶液；
16、（f）所述炭黑溶液中的炭黑与所述马来酸酐的质量比为100:0.1～30；
17、（g）所述马来酸酐与所述炭黑溶液的混合时间为10～60min，混合温度为10℃～100℃；
18、（h）所述马来酸酐与所述炭黑溶液的混合过程，以0～4000rpm的搅拌速度进行搅拌。
19、可选的，所述金属离子为zn2+、fe3+或者ga2+。
20、可选的，所述含金属离子的化合物采用氯化锌。
21、可选的，所述氯化锌与所述天然胶乳中的干胶的质量比为0.1～20:100。
22、可选的，所述氯化锌与所述天然胶乳中的干胶的质量比为0.1～20:100。
23、可选的，所述初产品在30～110℃的温度下进行干燥。
24、第二方面，本申请提供一种炭黑母胶，通过上述第一方面中任一所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法制备得到。
25、第三方面，本申请提供一种橡胶制品，包括上述第二方面所述的炭黑母胶，还包括氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂和硫磺。
26、上述橡胶制品可用于制备轮胎、三角带、传送带或者胶管。
27、综上所述，本申请具有以下有益效果：
28、通过含乙烯基的吡啶单体与天然胶乳混合，可在胶乳中的干胶分子链上接入吡啶基团，吡啶基团有助于提高炭黑母胶内部的连接强度，促进提升包含炭黑母胶的橡胶制品的硬度和定伸应力；通过将马来酸酐与炭黑溶液混合，可在炭黑表面接入羧基，羧基与吡啶基团中n原子可形成氢键，氢键的作用力有助于提升包含炭黑母胶的橡胶制品的硬度和定伸应力；且在改性炭黑浆液与所述改性后胶乳的混合过程中，吡啶基团、含氧官能团与金属离子之间形成配位键，配位键与氢键的协同作用，进一步增强炭黑母胶中炭黑与胶乳中干胶间的相互作用力，提高炭黑母胶内部的连接强度，提升包含炭黑母胶的橡胶制品的硬度和定伸应力；另外，炭黑表面的羧基可起到胶乳絮凝剂的作用，让炭黑和胶乳结合更加充分和完全，在提高炭黑分散性的同时提高炭黑母胶的产率。
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1.一种炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述改性后胶乳的制备过程包括以下（a）-（d）中的至少一项特征：
3.根据权利要求1所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述改性炭黑浆液的制备过程包括以下（e）-（h）中的至少一项特征：
4.根据权利要求1所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述金属离子为Zn2+、Fe3+或者Ga2+。
5.根据权利要求4所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述含金属离子的化合物采用氯化锌。
6.根据权利要求5所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述氯化锌与所述天然胶乳中的干胶的质量比为0.1～20:100。
7.根据权利要求1-6任一所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述初产品在30～110℃的温度下进行干燥。
8.一种炭黑母胶，其特征在于：通过权利要求1-7任一所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法制备得到。
9.一种橡胶制品，其特征
10.权利要求9所述的橡胶制品，其特征在于，用于制备轮胎、三角带、传送带或者胶管。
...【技术特征摘要】
1.一种炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述改性后胶乳的制备过程包括以下（a）-（d）中的至少一项特征：
3.根据权利要求1所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述改性炭黑浆液的制备过程包括以下（e）-（h）中的至少一项特征：
4.根据权利要求1所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述金属离子为zn2+、fe3+或者ga2+。
5.根据权利要求4所述的炭黑母胶的湿法混炼制备方法，其特征在于：所述含金属离子的化合物采用氯化锌。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：富有斌，安鲁，张庆斌，马源，邵路，王宏，
申请(专利权)人：青岛黑猫新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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